Neuroplasticity in the maternal hippocampus: Relation to cognition and effects of repeated stress

Abstract

This article is part of a Special Issue "Parental Care". It is becoming clear that the female brain has an inherent plasticity that is expressed during reproduction. The changes that occur benefit the offspring, which in turn secures the survival of the mother's genetic legacy. Thus, the onset of maternal motivation involves basic mechanisms from genetic expression profiles, to hormone release, to hormone-neuron interactions, all of which fundamentally change the neural architecture - and for a period of time that extends, interestingly, beyond the reproductive life of the female. Although multiple brain areas involved in maternal responses are discussed, this review focuses primarily on plasticity in the maternal hippocampus during pregnancy, the postpartum period and well into aging as it pertains to changes in cognition. In addition, the effects of prolonged and repeated stress on these dynamic responses are considered. The maternal brain is a marvel of directed change, extending into behaviors both obvious (infant-directed) and less obvious (predation, cognition). In sum, the far-reaching effects of reproduction on the female nervous system provide an opportunity to investigate neuroplasticity and behavioral flexibility in a natural mammalian model.

The birth of new neurons in the maternal brain: Hormonal regulation and functional implications

“…In the past decade, adult neurogenesis has emerged as another important mechanism that contributes to maternal, as well as paternal, neuroplasticity (Leuner et al, 2010; Levy et al, 2011; Galea et al, 2014; Pawluski et al, 2015b; Slattery and Hillerer, 2016). While it is clear that parenthood can influence adult neurogenesis, the specific effects and their underlying mechanisms are complex and dependent on various factors such as species, brain region and time point investigated.…”

“…parietal, auditory, somatosensory, prefrontal). Within distinct areas of this circuitry, adult neurogenesis has emerged as another important mechanism that contributes to maternal neuroplasticity (Leuner et al, 2010; Levy et al, 2011; Galea et al, 2014; Pawluski et al, 2015b; Slattery and Hillerer, 2016) and will be the focus of this review.…”

Parenting in animals

“…Among the best studied of these changes are in cognition, spatial memory and hippocampal plasticity [17]. Rodent mothers display long-lasting improvements in spatial memory associated with reproductive experience; however, human mothers do not show the same phenomenon [17]. Due to this difference, rodents may not be the best model for changes associated with human mothering.…”

Agykérgi szinapszisok összehasonlító vizsgálata és a szinapszisszám változása posztpartum depresszióban

“…A rendellenes működéssel együtt jár a hippokampusz térfogatának csökkenése, a hippokampális neurogenezis hanyatlása és a fent említett triszinaptikus kört alkotó tüskeszinapszisok számának csökkenése, amelyek hatékony antidepresszáns-kezelésekkel visszafordíthatóak vagy megakadályozhatóak (Sheline et al, 2003;Duman & Monteggia, 2006;Hajszan et al, 2009). Habár a legutóbbi kutatási eredmények beszámolnak a hippokampusz anyai stressz indukálta strukturális változásairól (Green & Galea, 2008;Pawluski et al, 2016), közvetlen elektronmikroszkópos bizonyítéka a hippokampusz szinaptikus változásainak posztpartum depresszióban jelenleg nem ismert.…”

“…Humán felmérések (Moses-Kolko et al, 2014) és rágcsálókon végzett kísérletek (Gemmel et al, 2016;Haim et al, 2016;Pawluski et al, 2016) is bizonyítják azt a tényt, hogy a stressznek idegrendszert befolyásoló hatása van a terhesség alatti időszakban, ugyanis a terhesség alatti folyamatos stressz szorongásos viselkedést és a szülői gondoskodás hiányát eredményezte a terhesség után (Darnaudéry et al, 2004;Smith et al, 2004;Brummelte & Galea, 2010). Ez a megfigyelés a depresszió szinaptogenikus hipotézisével összhangban állhat (Hajszan et al, 2010), miszerint a terhesség alatti stressz az idegsejtek specifikus strukturális változását válthatja ki az anya központi idegrendszerében, hozzájárulva a szülést követő megváltozott kedélyállapothoz .…”