Maternal pre-pregnancy body mass index and neonatal brain: Findings from FinnBrain Birth Cohort Study
Rosberg, Aylin (2025-11-21)
Maternal pre-pregnancy body mass index and neonatal brain: Findings from FinnBrain Birth Cohort Study
(21.11.2025)
Turun yliopisto
Julkaisun pysyvä osoite on:
https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-02-0419-8
https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-02-0419-8
Kuvaus
ei tietoa saavutettavuudesta
Tiivistelmä
Neonatal brain development is a dynamic process shaped by genetic and environmental factors, with early structural and microstructural changes influencing long-term cognitive and behavioral outcomes. Maternal pre-pregnancy body weight has emerged as a key prenatal exposure but remains scarcely studied. Magnetic resonance imaging (MRI) has been an indispensable tool for studying the developmental processes in the human brain. Yet, methodological challenges limit the reliability and comparability of neonatal neuroimaging studies. This dissertation aims to enhance the methodology and to enable new insights into associations between maternal pre-pregnancy weight status and neonatal brain development.
In Study I, we developed the FinnBrain Neonate (FBN-125) MRI template and atlas collection, which includes structural and diffusion brain templates, reproducible transforms to standard volumetric and cortical surface spaces, and atlas labels. Building on this foundation, Studies II, III, and IV investigated the associations between maternal pre-pregnancy body mass index (MBMI) as a proxy for metabolic health and microstructural properties of different brain regions represented by mean diffusivity (MD), which reflects the magnitude of water diffusion. Study II on 116 neonates found a positive association between MBMI and MD in the left caudate nucleus. Study III (n=122) revealed a positive association between MBMI and hippocampal MD. Study IV (n=157) showed a positive association between MBMI and MD in the leftmost parts of the body of the corpus callosum. These findings suggest that elevated MBMI may slow neonatal microstructural development in specific subcortical and white matter regions.
This work advances developmental neuroscience by integrating methodological innovations with investigations of how maternal weight impacts early brain development. The findings underscore the importance of standardized imaging approaches and the role of early-life risk factors in shaping neurodevelopment, providing a foundation for future research. This work encourages future efforts in investigating the molecular mediators of the associations between MBMI and neonatal brain structure, and to assess whether these associations relate to later child health outcomes and development. ----
Vastasyntyneen aivojen kehitys on dynaaminen prosessi, johon vaikuttavat geneettiset ja ympäristötekijät ja jossa varhaiset rakenteelliset ja mikrorakenteelliset muutokset muovaavat pitkän aikavälin kognitiivista ja käyttäytymiseen liittyvää kehitystä. Äidin raskaudenaikainen ylipaino on keskeinen raskauden aikainen altiste, mutta silti sit. on tutkittu vasta vähän. Magneettikuvaus (MRI) on korvaamaton työkalu kehittyvien aivojen tutkimuksessa. Menetelmälliset haasteet kuitenkin rajoittavat vastasyntyneiden aivokuvantamistutkimusten luotettavuutta ja vertailtavuutta. Tämä väitöskirja ratkoo näitä vastasyntyneiden aivokuvantamisen haasteita ja syventää ymmärrystä aivojen tyypillisestä kehityksestä. Väitöskirjan soveltavat tutkimukset keskittyvät äidin painoindeksin ja vastasyntyneen aivojen mikrorakenteellisten yhteyksien kartoittamiseen.
Osatyössä I kehitimme FinnBrain Neonate (FBN-125) MRI-mallin ja atlaskokoelman. Tämän mallin pohjalta osatöissä II, III ja IV tarkastelimme äidin raskaudenaikaista metabolista terveyttä. Mittarina käytimme äidin raskautta edeltävää painoindeksiä (MBMI) ja tämän yhteyttä eri aivoalueiden rakenteisiin, jota mittasimme diffuusiotensorikuvantamisesta määritetyn MD-mittarin (Mean Diffusivity) avulla. Osatyössä II oli mukana 116 vastasyntynyttä, ja siinä havaitsimme, että korkeampi MBMI oli yhteydessä kohonneeseen MD-arvoon vasemmassa häntätumakkeessa. Osatyössä III (n=122) osoitimme positiivisen yhteyden MBMI:n ja hippokampuksen MD:n välillä. Osatyössä IV (n=157) havaitsimme, ett. MBMI oli yhteydessä kohonneisiin MD-arvoihin aivokurkiaisen vasemmanpuoleisimmissa osissa. Tulokset viittaavat siihen, että kohonnut MBMI voi hidastaa vastasyntyneiden aivojen kehitystä harmaan aineen tumakkeissa ja valkean aineen alueilla.
Tässä työssä loimme uutta tietoa yhdistämällä menetelmällisiä innovaatioita tutkimuksiin äidin ylipainon vaikutuksista vastasyntyneen varhaiseen aivojen kehitykseen. Tulokset korostavat standardoitujen kuvantamismenetelmien merkitystä ja varhaisten riskitekijöiden roolia aivojen kehityksessä, tarjoten pohjan tuleville tutkimuksille. Tämä työ kannustaa jatkossa tutkimaan äidin painoindeksin ja vastasyntyneen aivojen kehityksen välisiä molekyylitason välittäviä mekanismeja sekä arvioimaan, liittyvätkä nämä lapsen myöhempään terveyteen ja kehitykseen.
In Study I, we developed the FinnBrain Neonate (FBN-125) MRI template and atlas collection, which includes structural and diffusion brain templates, reproducible transforms to standard volumetric and cortical surface spaces, and atlas labels. Building on this foundation, Studies II, III, and IV investigated the associations between maternal pre-pregnancy body mass index (MBMI) as a proxy for metabolic health and microstructural properties of different brain regions represented by mean diffusivity (MD), which reflects the magnitude of water diffusion. Study II on 116 neonates found a positive association between MBMI and MD in the left caudate nucleus. Study III (n=122) revealed a positive association between MBMI and hippocampal MD. Study IV (n=157) showed a positive association between MBMI and MD in the leftmost parts of the body of the corpus callosum. These findings suggest that elevated MBMI may slow neonatal microstructural development in specific subcortical and white matter regions.
This work advances developmental neuroscience by integrating methodological innovations with investigations of how maternal weight impacts early brain development. The findings underscore the importance of standardized imaging approaches and the role of early-life risk factors in shaping neurodevelopment, providing a foundation for future research. This work encourages future efforts in investigating the molecular mediators of the associations between MBMI and neonatal brain structure, and to assess whether these associations relate to later child health outcomes and development.
Vastasyntyneen aivojen kehitys on dynaaminen prosessi, johon vaikuttavat geneettiset ja ympäristötekijät ja jossa varhaiset rakenteelliset ja mikrorakenteelliset muutokset muovaavat pitkän aikavälin kognitiivista ja käyttäytymiseen liittyvää kehitystä. Äidin raskaudenaikainen ylipaino on keskeinen raskauden aikainen altiste, mutta silti sit. on tutkittu vasta vähän. Magneettikuvaus (MRI) on korvaamaton työkalu kehittyvien aivojen tutkimuksessa. Menetelmälliset haasteet kuitenkin rajoittavat vastasyntyneiden aivokuvantamistutkimusten luotettavuutta ja vertailtavuutta. Tämä väitöskirja ratkoo näitä vastasyntyneiden aivokuvantamisen haasteita ja syventää ymmärrystä aivojen tyypillisestä kehityksestä. Väitöskirjan soveltavat tutkimukset keskittyvät äidin painoindeksin ja vastasyntyneen aivojen mikrorakenteellisten yhteyksien kartoittamiseen.
Osatyössä I kehitimme FinnBrain Neonate (FBN-125) MRI-mallin ja atlaskokoelman. Tämän mallin pohjalta osatöissä II, III ja IV tarkastelimme äidin raskaudenaikaista metabolista terveyttä. Mittarina käytimme äidin raskautta edeltävää painoindeksiä (MBMI) ja tämän yhteyttä eri aivoalueiden rakenteisiin, jota mittasimme diffuusiotensorikuvantamisesta määritetyn MD-mittarin (Mean Diffusivity) avulla. Osatyössä II oli mukana 116 vastasyntynyttä, ja siinä havaitsimme, että korkeampi MBMI oli yhteydessä kohonneeseen MD-arvoon vasemmassa häntätumakkeessa. Osatyössä III (n=122) osoitimme positiivisen yhteyden MBMI:n ja hippokampuksen MD:n välillä. Osatyössä IV (n=157) havaitsimme, ett. MBMI oli yhteydessä kohonneisiin MD-arvoihin aivokurkiaisen vasemmanpuoleisimmissa osissa. Tulokset viittaavat siihen, että kohonnut MBMI voi hidastaa vastasyntyneiden aivojen kehitystä harmaan aineen tumakkeissa ja valkean aineen alueilla.
Tässä työssä loimme uutta tietoa yhdistämällä menetelmällisiä innovaatioita tutkimuksiin äidin ylipainon vaikutuksista vastasyntyneen varhaiseen aivojen kehitykseen. Tulokset korostavat standardoitujen kuvantamismenetelmien merkitystä ja varhaisten riskitekijöiden roolia aivojen kehityksessä, tarjoten pohjan tuleville tutkimuksille. Tämä työ kannustaa jatkossa tutkimaan äidin painoindeksin ja vastasyntyneen aivojen kehityksen välisiä molekyylitason välittäviä mekanismeja sekä arvioimaan, liittyvätkä nämä lapsen myöhempään terveyteen ja kehitykseen.
Kokoelmat
- Väitöskirjat [3042]