科学界在很大程度上忽视了怀孕对大脑的影响，尽管怀孕涉及到类固醇激素的急剧增加，而类固醇激素已知会改变器官。十年前，神经科学家埃尔瑟琳·霍克泽玛（Elseline Hoekzema）当时是一位年轻的博士后研究员，正在考虑生她的第一个孩子，她和她的两位女性同事开始弥合这一知识差距。“这个巨大的事件涉及到如此强烈的激素变化，”霍克泽玛说，她现在在阿姆斯特丹大学医学中心。“关于这一点知之甚少，这真的很奇怪。”
她们的初步研究，发表于2016年，首次揭示怀孕会在女性大脑中产生显著的结构性变化，这种变化在分娩后至少持续两年。现在，在一项新的为期七年的研究中，霍克泽玛和她的同事在不同的女性身上看到了相同的结构性变化，并表明怀孕也会改变参与自我反思的关键大脑网络的功能。根据这项于11月22日发表在《自然通讯》上的研究，大脑的变化与母亲与宝宝之间增强的亲密关系有关。这些发现是通过检查女性参与者的生理机能，并使用问卷评估她们的行为和精神状态得出的。研究人员首次在人类身上发现了强有力的证据，表明女性激素是这一切背后的原因。
最大的变化发生在大脑在空闲时活跃的大脑网络中——也就是说，当大脑没有从事任何特定任务时——这表明怀孕会改变器官的基线状态。“[研究人员] 甚至在休息时也看到了这些功能连接性变化，”法国雷恩第一大学的神经科学家乔迪·帕夫斯基（Jodi Pawluski）说，她研究孕产妇大脑和围产期精神疾病，但没有参与这项研究。“这说明了分娩者生命中这个阶段的重要性，以及它如何真正地在大脑中发生转变。”
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2015年，霍克泽玛和她的同事招募了89名从未生育过的年轻荷兰女性。五年后，其中40人有了孩子，9人退出，40人作为对照组。这些女性在怀孕前、分娩后不久以及对于28位母亲来说，在分娩一年多后进行了脑部扫描，以确定她们大脑的结构及其网络的功能。她们在这些时间以及妊娠晚期还接受了一系列其他测试。此外，孕妇每两到四周进行一次尿液激素检测。
密歇根州立大学的神经科学家约瑟夫·隆斯坦（Joseph Lonstein）说，这项调查的范围“非常广泛”，他研究啮齿动物的母性行为，但没有参与这项研究。“它包括大脑结构。它包括大脑功能。它包括类固醇激素。它包括女性对婴儿的依恋，”他说。“当我开始阅读它时，我就想，‘我简直不敢相信他们完成了所有这些工作，并将它们全部呈现出来。’ 这件事让我震惊。”
与霍克泽玛和她的同事在2016年较小的研究中检查的孕妇一样，怀孕的荷兰女性也显示出相同的结构性大脑变化。两项研究中的女性都显示出灰质减少，灰质是靠近大脑表面的组织，主要由神经元的细胞体和相关的细胞结构组成。专家说，组织损失可能不是坏事。它可能反映了类似于青春期发生的大脑重塑。隆斯坦说，新研究对2016年结果的重复“非常重要”。“这只是向你表明，一些发现足够可靠，它们将会一次又一次地被发现。” 相比之下，研究人员在孕妇的潜在白质中没有发现差异，白质由在整个大脑中传递信号的神经纤维组成。
此外，研究人员使用功能性磁共振成像分析了大脑所有神经网络之间和内部的活动。他们研究了“连接性”，即这些网络内的大脑区域同步激活的程度，这是衡量其强度的一个指标。与怀孕相关的差异仅出现在一个网络中，即默认模式网络，该网络被认为控制自我反思以及社交过程，例如思考他人。
孕妇的这个网络内的连接性更强。女性的连接性越强，她就越把胎儿视为有自己需求的个体。“默认模式网络的这些变化可能意味着在整个怀孕期间，自我的神经表征发生了一些变化，”霍克泽玛说。
帮助母亲将发育中的胎儿视为个体的脑部变化可能在最终的母婴亲密关系中发挥作用，霍克泽玛说。默认模式网络的连接性也与母胎亲密关系的生理指标相关：看到微笑的婴儿照片时心率减慢，这对母亲来说通常是令人愉悦的。连接性越强，女性的心率减慢得越多，这反映了这些照片对她的吸引力和趣味性。
研究人员还发现，默认模式网络的细微变化可以预测女性是否可能表现出针对婴儿的愤怒或拒绝迹象。“就像在动物身上一样，[大脑的变化] 可能与抑制对幼崽的负面反应以及促进以某种方式帮助母亲的积极行为有关，”霍克泽玛说。
怀孕期间灰质的变化再次在默认模式网络中最为突出。霍克泽玛说，它们与“筑巢”迹象或准备行为（例如打扫房屋）相平行，女性通常在怀孕后期表现出这些行为，霍克泽玛现在是两个孩子的母亲。
霍克泽玛的团队还研究了可能导致大脑重塑的因素。他们没有看到与睡眠、压力或分娩方式相关的联系，但确实看到了与雌激素水平升高密切相关的联系。这一发现是有道理的，因为已知性类固醇激素会重建雌性啮齿动物大脑的区域，并导致啮齿动物的母性行为，例如筑巢和照顾幼崽。帕夫斯基说，尽管如此，证明在动物身上成立的也在人类身上成立“是新的且重要的”。
研究人员发现，与怀孕相关的灰质流失通常在分娩一年后仍然存在。一个例外是海马体，这是一个记忆结构，在此期间其灰质体积往往会增加，这与研究表明在两年内发生的认知恢复相平行。因此，霍克泽玛说，真正的“妈妈脑”可能在很大程度上是为了养育子女而增压，但会付出暂时的认知代价，这是她计划在未来的研究中更充分地调查的内容。
帕夫斯基既是一位治疗师，也是一位科学家，她说，成为母亲的女性可能会从她们的大脑已经发生改变的知识中获得安慰，从而使她们能够接受她们可能正在经历的一系列情绪或其他心理变化。这些结果最终可能会为母亲因抑郁症或精神病而出现问题的状况提供信息，并可能导致新的诊断方法。“如果你能从脑部图像或血液中的生物标志物中判断出谁容易患上围产期精神疾病，那将非常有价值，”帕夫斯基说。