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Info - Die pränatale Welt des Kindes | Praxis für Pränatalmedizin Darmstadt - Prof. Scharf

Info – Die pränatale Welt des Kindes

Das Entstehen neuen Lebens übt eine starke Faszination auf uns Menschen aus. Die Zeugung von Leben, seine Weitergabe in Schwangerschaft und Geburt fokussieren unsere Wahrnehmung auf die philosophischen Grundaspekte unseres individuellen und kollektiven Seins. Es gilt hier, existentielle Fragen zu beantworten wie

– Wann wird aus einem Embryo ein Mensch? (Vergl. Leserbrief des Hannoveraner Gelehrten Prof. Karl Theodor Friedhoff zu diesem Thema in der FAZ)
– Was macht uns zu einem Individuum?
– Wann beginnt unsere Eigen- und Fremdwahrnehmung?
– Ab wann besitzen wir eine Persönlichkeit – ab wann ist der Mensch Person?

Die Beantwortung dieser Fragen hat unmittelbare Auswirkungen auf die Art und Weise, wie wir in unserem Gemeinwesen ungeborenes Leben wahrnehmen und mit ihm medizinisch, ethisch, juristisch und sozial umgehen.

Basis hierfür ist eine möglichst präzise Kenntnis der biologischen Grundlagen vorgeburtlichen menschlichen Lebens. Dazu konnte in den letzten 50 Jahren eine Fülle von Information gesammelt und geordnet werden. Die Möglichkeit, den Feten routinemäßig ab den 1980er Jahren mittels des Ultraschalls intrauterin zu beobachten, ermöglichte das Studium des fetalen Verhaltens. Dies stellte einen bedeutenden Schritt dar hin auf das eigentliche Ziel, die Wahrnehmungen des menschlichen Feten zu erkunden.

Ausgesuchte Auszüge dieses Wissens sollen hier nach und nach vorgestellt werden. Grundsätzlich gilt dabei:

– objektivierbares Wissen darüber, ab wann und wie weit der Fetus in utero wahrnimmt (= Sensorik), ist mit den gegenwärtig zur Verfügung stehenden, nichtinvasiven physikalischen Meßmethoden (u.a. fetales EKG) äußerst schwierig zu erhalten. Grund hierfür ist die sehr effektive Abschirmung des Feten durch die umgebenden mütterlichen Gewebsstrukturen (Bauchwand, Darm, Wirbelsäule, Beckenknochen, Gebärmutter). Die direkte Ableitung physikalischer und biochemischer Reaktionen des Feten würde einen invasiven Untersuchungsaufbau erfordern; dies ist aufgrund der damit verbundenen Beeinträchtigungen bzw. Risiken für Mutter und Fet ethisch nicht vertretbar. Einzig möglich wäre es, bei medizinisch begründeten invasiven diagnostischen Maßnahmen (Fruchtwasseruntersuchung, Chorionzottenbiospie, Nabelschnurpunktion) entsprechende Information abzugreifen. Insoweit bleibt die Phase der ungestörten intrauterinen Entwicklung des Feten, welche uns am meisten im Hinblick auf die Beantwortung der oben gestellten existenzphilosophischen Fragen nach der Menschwerdung interessiert, uns immer noch praktisch verschlossen.

– objektivierbares Wissen darüber, was ein unreifes Neugeborenes in einer unphysiologischen Umgebung wahrnimmt, welches ein normalerweise noch im Mutterleib befindlicher Fetus wäre, kann in der Phase von der 24. SSW (Schwangerschaftswoche) bis zur 36. SSW duch umsichtige wissenschaftliche Beobachtungen an Frühchen (Frühgeborenen) gesammelt werden. Zu bedenken ist hierbei, daß die dort gewonnenen Erkenntnisse nur sehr bedingt einen Rückschluß auf die zeitgleiche intrauterine Lebenssituation zuläßt (Vergl. Mellor et al. 2007 – Fetal `awareness` and `pain`: What precautions should be to safeguard fetal welfare during experiments).

– die verläßlichste Datenlage in der Beantwortung der Frage, wie weit das individuelle Sein gediehen ist, beruht auf Beobachtungen am reifen Neugeborenen. Hier sind die Voraussetzungen eines gesunden Menschen in einer physiologischen Umgebung wieder miteinander im Einklang. Es steht eine Fülle direkter wissenschaftlicher Meß- und Überwachungsverfahren den Neugeborenen-Kinderärzten (Neonatologen) zur Verfügung.

In der frühen Phase des vorgeburtlichen Lebens (Status: Fertilisiertes Ei unmittelbar nach der Konzeption) fehlt die biologische Kapazität für sensorische Wahrnehmung (Empfinden) und ein Verstehen (Bewusstsein = conscious awareness). Klar ist demgegenüber, dass fast unmittelbar nach der Geburt neurologisch reife Kinder diese Kapazitäten in einem gewissen Umfange besitzen, wie es ihre willentlichen Antworten auf mütterliche und aus der Umwelt stammende Reize belegen (Mellor und Stafford 2004). Erst mit der vor- und nachgeburtlich stattfindenden Gehirnreifung werden die Verschaltungen im ZNS-Zentralnervensystem angelegt, welche für die Verarbeitung von Reizen zuständig sind.

Frühe Entwicklung des Nervensystems

In der Periode zwischen Zeugung und Geburt kommt es auf anatomischer Ebene zunächst zu einer Entwicklung von rudimentären neurologischen Strukturen. Diese nehmen an Größe und Komplexität zu. Derartige Reifungsprozesse führen zu Entwicklung von peripheren, viszeralen, spinalen und zentralen (Hirn-) Nervenbahnen. Sodann vermehren und verbinden sich diese miteinander und wachsen weiter an. Mit dieser neuroanatomischen Entwicklung ist eine fortschreitende funktionelle Reifung verbunden; diese spiegelt sich wider in Änderungen des Verhaltens (durch Ultraschall beobachtbar) und der elektrischen Hirnaktivität.

Auf der Ebene des fetalen Verhaltens sind zunächst "startles" genannte Aufrüttel- bzw. Schreckreaktionen zu beobachten. Diese ruckhafte Ganzkörperbewegungen schreiten fort zu individuellen Giedmaßen-, Hals- und Kopfbewegungen. Schließlich können offensichtlich zweckgerichtete und wohlkoordinierte Gliedmaßenbewegungen oder Positionsänderungen innerhalb der Gebärmutter beobachtet werden.

Diese Entwicklung wird begleitet von einem Fortschreiten des elektrischen Zustandsbildes des fetalen Gehirns. Dies ist bedeutsam, weil die elektrische Aktivität der Großhirnrinde (Cortex) als essentielle Voraussetzung für das Bewusstsein gilt. Neurophysiologisch sind der Großhirnrinde vorgeschaltete (präkortikale) Strukturen und die eigentliche Großhirnrinde (Cortex) im Anfang elektrisch stumm; es findet sich keine elektrische Aktivität im EEG. Das EEG zeigt später zunächst sporadische Spikes. Diese entwickeln sich hin zu kurzen Phasen anhaltender Aktivität vor dem Hintergrundzustand elektrischer Ruhe. Dann tritt eine anhaltende gemischte schlaf-ähnliche EEG-Aktivität auf. In der Folge reift diese aus in differenzierte und alternierende REM- und Non-REM-schlafähnliche Muster. Schließlich finden sich bald nach der Geburt bei neurologisch reifen Neugeborenen EEG-Muster, die auf wiederholte Schlaf-Wach-Zyklen hinweisen.

Neurologische Entwicklung und Stufen der Bewusstlosigkeit

Während der frühen Phase der elektrischen Ruhe und der sporadischen Phasen einer Aktivität des Großhirns besitzt die Großhirnrinde nicht die funktionelle Kapazität, irgendeinen Zustand zu unterstützen, welcher einem Bewusstsein ähneln würde. Daher werden die beobachteten Bewegungen des Körpers, der Gliedmaßen, des Halses und des Kopfes oder auch Änderungen des Gesichtsausdruckes (Grimassieren) in Antwort auf invasive Stimuli als subkortikale Reflexe betrachtet (Lee et al. 2005). Dies trifft wahrscheinlich auch auf die folgenden Phase der kontinuierlichen schlafähnlichen EEG-Aktivität zu, weil eine derartige Aktivität Bewusstlosigkeit anzeigt. Wenn allerdings die REM- Non-REM-Differenzierung erfolgt (34. SSW), könnte die funktionelle Kapazität des Gehirns hinreichend ausgereift sein, um ein bewusstes Wahrnehmen zu unterstützen. Grund hierfür ist, daß die hierzu notwendigen neuralen Verbindungen zwischen subkortikalen Strukturen und der Großhirnrinde zu dieser Stufe bereits etabliert sind (Lee 2005, Mellor 2005, Mellor-Diesch 2006).

Hierzu passt die Beobachtung, daß Frühgeborene ab der 28. – 30. SSW während der Wachphasen des repetitiven Schlaf-Wach-Zyklus die Kapazität für bewusste Wahrnehmung (conscious awareness) aufweisen (Lee 2005). Allerdings ist die physiologische Umgebung und Leistung des Gehirns zu diesem Zeitpunkt deutlich unterschiedlich von derjenigen eines Neugeborenen. Direkte Extrapolationen vom Hirnstauts eines Neugeborenen auf das jeweilige Schwangerschaftsalter eines intrauterin befindlichen Feten und seiner damit Verbunden Hirnreife können insoweit sehr fehlleitend sein. 

Der Bewusstseinsstatus des Feten

Wenngleich nach der Etablierung der REM- Non-REM-Differenzierung (34. SSW) elektrophysiologisch der Zustand eines fetalen Bewusstsseins möglich wäre, finden sich drei Beweisstränge, welche zusammen betrachtet nachhaltig die Ansicht stützen, daß selbst nach der oben beschriebenen neurologischen Reifung Feten normalerweise nicht über ein Bewusstsein vor oder unter der Geburt verfügen:

1. Das fetale Verhalten und fetale EEG-Muster demonstrieren, daß schlafähnliche Zustände der Bewusstlosigkeit kontinuierlich in der zweiten Schwangerschaftshälfte vorliegen. Dies beruht darauf, daß kontinuierlich undifferenzierte EEG-Muster, welche eine Mischung aus REM-non-REM-Merkmale zeigen und die differenzierten und alternierenden REM-non-REM-Muster (diese erscheinen später und können nicht von denjeingen unterschieden werden, welche nachgeburtlich im Schlaf beobachtet werden) ab der 34. SSW allesamt inkompatibel mit einem Zustand des Bewusstseins sind.

2. Es konnten mindestens acht fetale, placentare und uterine Faktoren identifiziert werden, welche einen wohldefinierten hemmenden (inhibierenden) Effekt auf das fetale EEG besitzen und in der zweiten Schwangerschaftshälfte wirken (Mellor und Gregory 2003; Mellor et al. 2005).

– Adenosin ist ein potenter Neuroinhibitor und Schlafinduktor. Es wird in hohen Konzentrationen im Feten nachgewiesen. Die fetalen Adenosin-Gewebekonzentrationen sind mit den fetalen Gewebe-Sauerstoff-Konzentrationen invers korreliert. Dies ist bedeutsam: Während Perioden fetalen Sauerstoffmangels kann Adenosin die elektrische Aktivität der Großhirnrinde herunterfahren und schnell ein silentes EEG-Muster produzieren. Durch diesen Mechanismus wird der Sauerstoffbedarf der Großhirnrinde deutlich reduziert. Im Endeffekt wird in derartigen Phasen die Großhirnrinde wirkungsvoll gegen die Folgen des herrschenden Sauerstoffmangels geschützt.

– Allopregnanolon und Pregnanolon sind neuroaktive Steroide mit einer sehr gut nachgewiesenen und potenten anästhetischen, sedativen und analgetischen Wirkung. Sie werden aus Cholesterin und Progesteron im fetalen Gehirn und in der Placenta synthetisiert und entfalten ihre Wirkung über ein spezifisches neuroinhibitorisches System (GABA-System).

– Prostaglandin D2 ist ein potentes Hormon zur Schlafinduktion. Es wird ebenfalls im fetalen Gehirn produziert und besitzt neuroinhibitorische Wirkung.

– Es konnten einige weitere placentare Peptide identifiziert werden, die eine fetale neuroinhibitorische Wirkung besitzen.

– Die intrauterine Umgebungstemperatur, die durch das umgebende Fruchtwasser abgefederte taktile Stimulation, der fruchtwasserinduzierte Auftrieb mit physikalischer Schwerelosigkeit und insgesamt die Gleichförmigkeit dieser fetalen Rahmenbedingungen (Homöostase) unterstützen die generelle Unterdrückung der Hirnaktivität. Insgesamt findet die cerebrocortikale Funktion eines gereiften Feten in einer physiologisch inhibitorischen Umgebung statt. Dieser Zustand ist einzigigartig charakterisierend für das fetale Leben.

3. Der neurologisch reife Fet kann weder aus dem non-REM noch REM-Schlaf-ähnlichen EEG-Zustandsbild durch potentiell schädliche Interventionen wie induzierte Hyperkapnie, forcierte Exposition zu Klängen an der Grenze zum Hörschmerz und durch Operationen verursachte Gewebeverletzungen aufgeweckt werden (Mellor 2005). Die kontrastiert eindrucksvoll mit der Situation nach der Geburt, wo diese potenten Stimuli den schlafenden Neugeborenen sehr wohl hin zur bewussten Wachheit (conscious wakefulness) aufwecken können. Dieses vorgeburtliche Fehlen einer Antwortfähigkeit des Feten auf potentiell schädliche Stimulation ist ein weiterer Hinweis auf die einzigartige funktional-hemmende Umgebung, welcher das fetale Gehirn ausgesetzt ist. Dies ändert sich fast schlagartig mit der Geburt: Durch die Austreibung des Feten aus der Gebärmutter, die Durchtrennung der Nabelschnur und den Verlust der Placenta als größtes fetales, endokrin aktives Organ kommt es zu einem akuten, drastischen Abfall der bis dahin herrschenden neuroinhibitorischen Einflussgrößen auf das Gehirn. Diese werden durch eine Reihe potenter Neuroaktivatoren ersetzt, welche den Beginn des bewussten Wachseins hervorrufen (Mellor und Diesch, 2006, 2007).

Vorgeburtliche Entwicklung des Empfindens

Während der frühen Stadien neurologischer Unreife des Feten (EEG-Phase der fehlenden elektrischen Aktivität, EEG-Phase zunehmender sporadischer Spikes, EEG-Phase der intermittierenden Epochen elektrischer Aktivität, EEG-Phase der kontinuierlich gemischten EEG-Muster) besitzt der Fet noch keine Kapazität für Empfindungsfähigkeit. Sobald die EEG-Phase der REM-non-REM-Differenzierung auftritt, ist die Kapazität für Empfindung anatomisch und physiologisch-funktionell im Prinzip gegeben. Allerdings verweilt der Fet in dieser Phase unter physiologischen intrauterinen Bedingungen in einem kontinuierlichen Zustand schlafgleicher Bewusstlosigkeit, welcher durch die oben beschriebenen, auf ihn einwirkenden Faktoren mit hemmenden Effekten auf das fetale EEG aufrecht erhalten wird.

Diese Einschätzung wird durch neuere, unabhängige Studienergebnisse und diesen zugrundeliegenden physiologischen Konzepte gestützt: Die Fähigkeit (nicht das tatsächliche Erleben), zwischen taktilen und schmerzhaften (nozizeptiven ) Reizen zu unterscheiden, scheint sich zwischen der 35. und 37. Schwangerschaftswoche (SSW) zu entwickeln. So konnten in einer 2011 publizierten Studie (Fabrizi et al: A shift in sensory processing that enables the human brain to discriminate touch from pain) Forscher Signale ermitteln, welche bei reifen Neugeborenen taktile und nozizeptive Empfindungen charakterisieren. Sucht man nach diesen unterschiedlichen Mustern bei Frühgeburten der 28.-34. SSW, so findet man als Reaktion auf Berührungs- oder Schmerzreize nur unspezifische, gleichmäßig verteilte Entladungen.  Zwischen der 35. und 37. SSW findet dann der differenzierende Übergang zu reizspezifischen evozierten Potentialen im menschlichen Gehirnen statt: Die entsprechenden Vernetzungen im ZNS entstehen offenbar in diesem Zeitraum.

Werden vorgeburtlich Analgetika benötigt?

Um einen Feten in utero vom Erleben eines Schmerzes zu schützen, sind extern zugeführte Analgetika nicht notwendig: Der Fet ist vor der EEG-Phase der REM-non-REM-Differenzierung dem Grunde nach empfindungslos (fehlende neurologische Verschaltung). Dadurch erfüllt der Fet nicht die primäre Voraussetzung eines Schmerzempfindens. In der Phase der REM-non-REM-Differenzierung ist der Fet potentiell empfindungsfähig (gegebene neurologische Verschaltung), er erfüllt aber nicht die zweite Voraussetzung für Schmerzempfinden: Er befindet sich in einer physiologischen, kontinuierlichen Schlafphase und ist damit bewusstlos. Hieraus folgt, daß eine bewusste Schmerzwahrnehmung nicht vor der Geburt stattfinden kann und insofern die gezielte vorgeburtliche Applikation von Schmerzmitteln an den Feten nicht notwendig ist. 

Hinzu kommt, daß im Falle einer Fetalchirurgie immer die Mutter primär narkotosiert werden muß. Die hierbei zugeführten niedermolekularen Substanzen überqueren mit einer entsprechenden zeitlichen Verzögerung die Plazentaschranke und wirken so immer auch auf den Feten.

In der Gesamtschau ist zu konstatieren: Die gezielte Zuführung von Analgetika an den Feten zum Zwecke des Schutzes seines Wohlergehens wird aufgrund der initialen neurologischen Immaturität, dem natürlichen Zustand von Bewusstlosigkeit bei älteren Feten und die Anwendung von Allgemeinanästhesie bei fetalchirurgischen Operationen nicht benötigt. Diese Umstände stellen sicher, daß der Fet nicht fähig ist, bewusst Schmerz oder sonstige andere Empfindungen zu erleiden.

Zusammenfassung

In der fortlaufenden Diskussion stehen die Fragen, ob ein Fet in der Gebärmutter, sobald seine Nervenbahnen (ab etwa der 30. SSW) vollständig entwickelt sind, über ein Empfinden, eine Wahrnehmung und Bewusstsein verfügt.

Das gegenwärtig zur Verfügung stehende, nach naturwissenschaftlichen Kriterien gesammelte Wissen deutet stark darauf hin, daß der Fetus in utero zu keiner Zeit (hirnelektrisch) wach ist. Vielmehr wird er durch eine Reihe endogener Hemmstoffe aktiv schlafend (und damit auch unbewusst) gehalten.

Daher fehlt trotz des Vorhandenseins intakter nozizeptiver (Schmerz-) Bahnen ab etwa der Schwangerschaftsmitte (24.-28. SSW) der für ein Schmerzempfinden entscheidende Aspekt des cortikalen Bewusstseins im Prozess der Schmerzwahrnehmung.

Darüberhinaus existiert gegenwärtig kein direkter Beweis, der vermuten ließe, daß subcortikale Nozizeptoraktivierung allein die neuronale Entwicklung alterieren kann und dadurch zu nachteiligen Langzeiteffekte führen könnte.