De National Geographic Channel film In the Womb uit 2005, geschreven, geproduceerd en geregisseerd door Toby Mcdonald, maakt gebruik van de meest recente technologie om een ingewikkelde blik te werpen op de prenatale wereld. De gebruikte technologieën, waaronder geavanceerde fotografie, computergrafiek en 4-D echografie, helpen om het ontwikkelingsproces realistisch te illustreren en vragen te beantwoorden over de zelden geziene ontwikkeling van een menselijk wezen. De volgende beschrijving van de beelden en het verhaal van de film geeft een beeld van de belangrijkste punten van In the Womb, en van de embryonale en foetale ontwikkeling, zoals die aan het begin van de eenentwintigste eeuw te zien zijn, in slechts 100 minuten.

In the Womb opent met een glimp van de volgroeide foetus, vlak voordat ze klaar is om in de buitenwereld te verschijnen. De verteller legt uit dat de foetus in dit laatste stadium beschikt over alle vermogens die nodig zijn om buiten de baarmoeder volledig te kunnen functioneren. Het zwaartepunt van de film ligt echter bij de reis die aan deze laatste momenten voorafgaat, een reis die begint met slechts één enkele cel. Deze reis wordt met tussenpozen in de film getoond door middel van 3-D en 4-D ultrasone scantechnieken die de baby laten bewegen. 4-D verwijst naar een reeks 3-D beelden die in real time zijn genomen (tijd is de vierde dimensie), waardoor een film ontstaat van gebeurtenissen in de baarmoeder. Bovendien wordt het proces gesimuleerd door computerbeelden op basis van waarnemingen, waardoor een levendig beeld ontstaat van de embryonale en foetale ontwikkeling.

Het ontwikkelingsverhaal begint met miljoenen rondzwemmende zaadcellen en een uitleg van hun unieke doel – de genetische informatie van de vader overbrengen naar het moment van de conceptie. De spermacellen worden geproduceerd in de teelballen van de man, en hun kwaliteit hangt af van de keuzes die hij maakt op het gebied van zijn levensstijl; ze hebben de neiging beschadigd te raken door de consumptie van verschillende drugs en door hitte, en ze worden gestimuleerd door de consumptie van koffie. Eén enkele zaadcel wordt gefilmd terwijl hij over een zwart landschap zwemt, waardoor de snelle, ingewikkelde bewegingen van zijn staart worden geaccentueerd. Door de flexibiliteit van de staart kan het sperma ongeveer een tiende van een centimeter per minuut vooruitkomen. Miljoenen zaadcellen worden gefilmd wanneer ze in de vagina verschijnen, velen dood op hun zij, met de grote massa in het midden zwemmend naar de baarmoeder, de eileiders, en de eicel, die eruit ziet als een maanachtige bol genesteld tussen haar beschermende agenten. Dit eitje werd, evenals al haar andere, gevormd tijdens de eigen tijd van de moeder in de baarmoeder en heeft sindsdien in haar lichaam verbleven.

De film suggereert dat om het eitje te vinden, de zaadcellen het “opsnuiven” met behulp van hun figuurlijke reukzin. Een grafische simulatie laat zien hoe de zaadcellen naar het wachtende eitje reizen, en hoe één van hen de buitenste laag penetreert. Het grotere beeld, waarin de rest van de zaadcellen bij de bevruchting permanent wordt buitengesloten, wordt gefilmd. Er volgt nog een grafische simulatie van de versmelting van het genetisch materiaal van de vader en de moeder op het moment van de bevruchting. De verteller merkt op dat deze specifieke genetische combinatie nog nooit eerder heeft bestaan, en nooit zal worden herhaald in een ander menselijk wezen.

DNA, dat de genetische informatie van het organisme draagt en gebundeld is in de chromosomen, wordt afgebeeld als een lange, energieke helix die de meer dan 20.000 genen draagt waaruit een gemiddeld mens is opgebouwd. Deze genen zijn verantwoordelijk voor verschillende eigenschappen en worden bepaald door de bijdragen van de ouders. Zij zijn absoluut cruciaal voor de ontwikkeling van nieuw leven. De verschillende fysieke effecten van genetische informatie worden geïllustreerd in de weergave van verschillende vormen van ogen, neuzen, haar, en andere kenmerken. De grote variabiliteit van de genetische effecten op het uiterlijk wordt geïllustreerd door de morfose van een gezicht om een verscheidenheid van kenmerken te vertonen, zowel mannelijke als vrouwelijke. Opgemerkt wordt echter dat, hoewel de ouders gelijke hoeveelheden genetische informatie bijdragen, het DNA van het sperma het geslacht van het kind bepaalt, via het drieëntwintigste chromosoom, dat ofwel een X ofwel een Y is. De genen die door de ouders worden bijgedragen bepalen grotendeels het uiterlijk van het kind en een groot deel van de persoonlijkheid van het kind en de aanleg voor bepaalde ziekten.

Na de illustratie en uitleg van de bevruchting volgt een beschrijving van de reis van de bevruchte eicel naar de baarmoeder, vergezeld van filmbeelden van het proces. Terwijl het op de eerste dag van zijn reis door de eileider reist, deelt de enkele cel zich in twee identieke cellen. De celdeling gaat door en tegen de vijfde dag bestaat de resulterende bal van cellen uit ongeveer 100 cellen en wordt een blastocyste genoemd. In dit stadium splitst de blastocyst zich in twee groepen cellen: de buitenste laag bereidt zich voor om de placenta, de navelstreng en het foetale membraan te worden, en de binnenste laag bereidt zich voor om het embryo zelf te worden. De cellen die het binnenste deel van de blastula vormen, zijn stamcellen en kunnen zich differentiëren in alle verschillende celtypen waaruit het menselijk lichaam is opgebouwd. Een week na de bevruchting bereikt de blastula de baarmoeder, waar het zal beginnen zich te ontwikkelen tot een nieuw menselijk wezen.

Drie weken in de zwangerschap simuleert In the Womb het embryo dat naar binnen vouwt en zich uitstrekt terwijl het basis-lichaamsplan wordt bepaald. Een echt embryo in dit stadium wordt getoond en een basisruggengraat is zichtbaar. De top van het embryo, die bestemd is om het hoofd en de hersenen te worden, is aangegeven; dit gebied is al begonnen met het genereren van zenuwcellen op de vijftiende dag van de zwangerschap. Deze zenuwcellen zullen zich vermenigvuldigen en uiteindelijk uitgroeien tot de hersenen en het centrale zenuwstelsel. Het hart wordt spoedig daarna gevormd en begint tweeëntwintig dagen na de conceptie te kloppen. Deze beweging wordt in gang gezet door één enkele hartcel die begint te kloppen en de cellen eromheen induceert om op hetzelfde ritme te kloppen. Op close-up filmopnamen is deze hartslag te zien terwijl de hartcellen zich vermenigvuldigen en het orgaan zich blijft vormen. Met de vorming van het hart ontstaan dunne aders en vroege bloedcellen die verantwoordelijk zijn voor het vervoer van zuurstof en voedingsstoffen; het bloed in deze aders beweegt op de maat van het hart. Tijdens de eerste stadia van de ontwikkeling slaat het hart betrekkelijk zelfstandig, hoewel de functie ervan later zorgvuldig door de hersenen zal worden geregeld.

Toen het embryo vier weken oud is, zijn er eerste oogjes op het hoofdje verschenen. Deze zien eruit als donkere vlekken op een bleek landschap van omliggend weefsel, waarop de vroege contouren van het voorhoofd, de neus, de mond en andere delen van het volwassen gezicht te zien zijn. Bovendien komen er arm- en beenknoppen tevoorschijn. De verteller vermeldt dat, hoewel er dertig dagen zijn verstreken sinds de conceptie, het embryo bijna niet te onderscheiden is van de embryo’s van andere zoogdieren.

De veranderingen in de morfologie van het embryo gedurende de volgende paar weken worden getoond door middel van filmprogressie. De gezichtsplaatjes komen dichter bij elkaar om de gelaatstrekken beter te definiëren, de armen en benen krijgen steeds meer vorm, en het hoofd wordt duidelijker gedefinieerd. Met zes weken is het embryo ongeveer een centimeter lang, heeft het een stevig gewortelde en zichtbare navelstreng, en zijn ook de omtrekken van de vingers te onderscheiden. De ogen hebben zich met sprongen ontwikkeld, hoewel zij nog niet door oogleden worden verborgen. De neusgaten zijn nu zichtbaar, wijd geplaatst onder de ogen op een hoofd dat reusachtig is in verhouding tot de grootte van het lichaam. Na acht weken zwangerschap wordt het embryo foetus genoemd en is het niet langer afhankelijk van de dooierzak die het tijdens de embryonale ontwikkelingsfase voedde. De dooierzak, een ballonachtige weefselstructuur met zichtbare aderen, verdwijnt op dit punt en de foetus wordt uitsluitend afhankelijk van de navelstreng die in de placenta is geworteld, en dus van het bloed van de moeder voor zijn voeding. Een nauwkeurig onderzoek van de placenta onthult ingewikkelde bloedvaten die de voedingsstoffen vervoeren die nodig zijn voor de groei van het embryo, terwijl veel van de giftige stoffen die aanwezig zijn in het eigen bloed van de moeder buiten worden gehouden. Ondanks de doeltreffendheid van de placenta kunnen stoffen als drugs en alcohol niet volledig worden uitgefilterd, en het is aan de moeder om haar consumptie ervan te beperken.

Na negen weken is het zenuwstelsel sterk ontwikkeld en begint de foetus te bewegen. Hoewel deze beweging, die door computersimulatie wordt getoond, nog niet met de hersenen is verbonden, bevordert zij de beweeglijkheid en de verdere groei. Na dit punt komt het lichaam geleidelijk onder de controle van de hersenen. Deze verandering heeft ook het effect van het reguleren van de hartslag, die kan stijgen tot meer dan 150 slagen per minuut voordat de hersenen worden gereguleerd.

Een standaard echografie wordt uitgevoerd in de Create Health Clinic in Londen aan het eind van het eerste trimester, en de verteller legt uit hoe de echogolven werken om het beeld op het scherm te creëren. Terwijl een arts de verschillende tests uitlegt die in dit stadium van de zwangerschap met behulp van echografie kunnen worden gedaan, is in het bewegende beeld te zien hoe het hart van de baby samentrekt en uitzet. Een stap verder dan de standaard echografie is de 4-D-scan, die de driedimensionale foetus in real time laat bewegen. Dit instrument maakt een nog nauwkeurigere evaluatie van de gezondheid en ontwikkeling van de foetus mogelijk. Het toont alles van de foetus die zijn armen beweegt tot geeuwen of spelen met zijn neus. Vier-dimensionale scans van verschillende baby’s in verschillende stadia van ontwikkeling vergroten de hoeveelheid details die zichtbaar zijn voor de wereld buiten de baarmoeder. De verteller merkt ook op dat deze eerste echoscopie de eerste gelegenheid is om het aantal in de baarmoeder aanwezige foetussen vast te stellen.

Vier-dimensionale scans stellen ons ook in staat de eerste letterlijke stappen van een baby te zien. Deze komen tot uiting in scans van elf- en twaalf weken oude foetussen die tegen de wanden van de baarmoeder schoppen en duwen als zij het gebruik van hun aanhangsels oefenen. Deze beweging wordt de stapreflex genoemd en wordt gecontroleerd door het zenuwstelsel van de foetus. De vijf weken die aan dit punt voorafgaan, de weken zes tot en met elf, worden beschouwd als de periode waarin de foetus de meest dramatische veranderingen in zijn ontwikkeling doormaakt. Tegen het einde van de elfde week zijn alle organen gevormd, maar de foetus is nog klein – ongeveer 15 cm lang – en moet dus nog aanzienlijk groeien voordat hij levensvatbaar is. Het geslacht wordt ook bepaald op dit punt, en de geslachtsorganen produceren hormonen die de seksuele ontwikkeling van de foetus verder regelen. Een miskraam na dit punt is veel minder waarschijnlijk dan tijdens de eerste drie maanden van de zwangerschap, omdat de foetus stabieler is.

Naarmate de tijd verstrijkt, ziet de foetus er steeds menselijker uit, en haar zintuigen verscherpen zich verder. Simulatie onthult sterk ontwikkelde handen en de verharding (ossificatie) van botten onder de semi-transparante huid. Het gezicht ziet er ook veel “menselijker” uit, met de ogen nu dichter bij elkaar en de neus en mond duidelijker afgebakend. Tegen die tijd besturen de hersenen het grootste deel van het lichaam, inclusief het hart, via het centrale zenuwstelsel. Naast het zien van het hart, wordt ook een Doppler-sonde gebruikt om te horen hoe het hart van de foetus klinkt. Het slaat met een razende snelheid van 146 slagen per minuut, wat volgens de arts een gezond tempo is voor een foetus van deze leeftijd. Met vier maanden heeft ze niet alleen controle over haar hartslag, maar begint ze ook te reageren op fysieke prikkels en veel te bewegen. Ze begint ook proprioceptie te ontwikkelen, dat is het bewustzijn van de positie van het lichaam in zijn omgeving. Er is te zien hoe ze de zijkanten van de baarmoeder voelt en naar verschillende delen van haar lichaam grijpt. Vier-dimensionale beelden van tweelingen laten ook zien hoe interactief ze met elkaar zijn; eeneiige tweelingen hebben echter veel meer interactie dan broederlijke tweelingen, die door een membraan van elkaar gescheiden zijn. Dit membraan is ook zichtbaar met dit meer gedetailleerde scanningsinstrument.

Achtien weken na de bevruchting zijn de bewegingen van de foetus goed waarneembaar voor de moeder. Bovendien begint de foetus vruchtwater te verteren als haar spijsverteringsstelsel zich begint voor te bereiden op de buitenwereld. Een andere voorbereiding is gebleken uit 4-D scans, waarop de foetus de knipperreflex kan oefenen. Binnenkort zal ze zelfs haar eigen vingerafdrukken hebben. Aan het einde van het tweede trimester is de foetus volledig gevormd, maar moet nog een dramatische groei doormaken en haar zintuigen ontwikkelen. Volgens de film begint ze in dit stadium de smaken van het voedsel van haar moeder te proeven en de geluiden te horen die haar cocon omringen, waaronder de toon en cadans van de stem van haar moeder. Het vertrouwd raken met de verschillende zintuigprikkelende gewoonten van haar moeder kan zelfs bevorderlijk blijken voor een gezondere ontwikkeling als de baby eenmaal geboren is.

In the Womb merkt ook op dat echoscopie niet alleen een voorlopige basis biedt voor de diagnose van complicaties, maar ook de ontwikkeling van de gehechtheid van de ouders aan het nog ongeboren kind bevordert. Aangenomen wordt dat echoscopie de relatie van het kind met de ouders verbetert, zowel in de babytijd als later in het leven. Met vierentwintig weken zou deze relatie voortijdig kunnen beginnen, want op dat moment zou een baby buiten de baarmoeder kunnen overleven; hoewel nog klein en onderontwikkeld, zou zij met de juiste intensieve zorg levensvatbaar kunnen worden geacht. De grootste complicaties kunnen ontstaan door de premature longen, aangezien de longen zich pas tegen het einde van de zwangerschap volledig ontwikkelen en met vruchtwater gevuld zijn tot de ademhaling begint.

De ogen, die sinds het midden van de zwangerschap volledig ontwikkeld zijn, kunnen nog niet zien, maar zijn tegen de vijfentwintigste week getooid met wimpers. Baby’s worden gewoonlijk geboren met lichter gekleurde ogen dan zij later zullen hebben; baby’s van Kaukasische afkomst worden vaak geboren met blauwe ogen, terwijl baby’s van Aziatische of Afrikaanse afkomst eerst donkerder bruine ogen hebben. Deze kleuren zullen vaak veranderen of verdiepen tijdens de eerste levensmaanden, omdat de pigmenten in de ogen worden blootgesteld aan licht, dat afwezig is in de baarmoeder. In de duisternis van de baarmoeder brengen baby’s in hun laatste trimester de meeste tijd slapend door. Als ze wakker zijn, zijn foetussen echter vaak actief en oefenen ze hun reflexen als reactie op provocaties van buiten de baarmoeder. Dit zijn onder meer de schrikreflex, waarbij de foetus zijn armen uitslaat en boven zijn hoofd houdt, en het slik- en zuigproces, cruciaal voor de voeding buiten de baarmoeder. Dit laatste kan tot uiting komen in het duimzuigen, dat sterk gecorreleerd zou zijn met de handigheid tijdens het leven van een persoon.

De placenta geleidt niet alleen zuurstof, voedingsstoffen en smaken naar de foetus, maar kan ook de stemming van de moeder geleiden. De angst of ongerustheid die een moeder ervaart, werkt door, waardoor uiteindelijk ook het hart van de baby sneller gaat kloppen. Gebleken is dat ernstige en aanhoudende stress of angst leidt tot stress bij het kind en een hoger risico op stressgerelateerde lichamelijke en geestelijke gezondheidscomplicaties. Na zesentwintig weken concentreert de foetus zich bijna uitsluitend op de groei; desondanks kunnen zich al voor de geboorte ernstige problemen voordoen. In the Womb” toont Dr. Kypros Nicolaides van het King’s College Hospital in Londen die een diagnose stelt en een in utero-operatie uitvoert bij een foetus waarvan de darmen de groei van de longen belemmeren. Hij voert deze delicate operatie uit met behulp van een foetuscoop, waarmee hij in de baarmoeder kan kijken en die ook als hulpmiddel bij de operatie zelf wordt gebruikt. Nicolaides’ techniek voor de behandeling van deze specifieke aandoening heeft geleid tot een toename van 50% in het overlevingspercentage van zijn prenatale patiënten.

In de laatste twee maanden van de zwangerschap worden de laatste stappen gezet op weg naar een gezonde geboorte. Gedurende deze tijd ontwikkelt de foetus een laag isolerend vet en er is zelfs ontdekt dat hij bewustzijn en geheugen ontwikkelt. De foetus kan zich bekende geluiden herinneren en erop reageren, zoals de stem van haar moeder of zelfs de favoriete muziek van haar ouders. Als de foetus muziek herkent, kan hij zelfs in het ritme bewegen. Er is vastgesteld dat snelle muziek de foetus stimuleert en opwindt, die bijna lijkt te dansen in de baarmoeder, terwijl klassieke muziek vaak een kalmerend effect heeft. De ontwikkeling van al deze complexe functies vóór de geboorte heeft sommige deskundigen er ook toe gebracht te stellen dat de geboorte ontwikkelingsgewijs niet zo belangrijk is als vroeger werd aangenomen. Dit komt omdat de hersenen van een rijpende foetus bijna identiek zijn aan die van een pasgeborene. Deze gelijkenis is vooral opvallend wanneer men de snelle oogbewegingen (REM) in 4-D scans waarneemt, aangezien deze op dromen wijzen. Vanaf vijfendertig weken zou de foetus volledig functioneel en zelfvoorzienend kunnen zijn (afgezien van zijn behoefte aan externe voeding en warmte).

In de film wordt opgemerkt dat, hoewel het nog niet zeker is wat de bevalling op gang brengt, de rijping van de longen een sleutelrol zou kunnen spelen. Wanneer de longen volgroeid zijn, geven ze een eiwit af dat de hormoonproductie van de placenta beïnvloedt, de productie van progesteron vermindert en de productie van oxytocine op gang brengt, dat op zijn beurt samentrekkingen van de baarmoeder en remming van het geheugen teweegbrengt. Deze zijn nuttig wanneer de baarmoederhals extreem wijder wordt – ongeveer 10 cm – omdat het grote hoofd van de baby de wereld in wordt getransporteerd.

In de baarmoeder is nu de cirkel rond en komt weer aan op het moment van de bevalling. Om de pijn van de bevalling en de risico’s op complicaties te verzachten, bevalt de moeder in de film staand en voorovergebogen met haar benen iets uit elkaar. Gedurende deze tijd geeft de baby grote hoeveelheden adrenaline af, die het hart snel laat pompen en de longen voorbereidt om hun eerste ademteugen te nemen. Al snel komt het hoofdje van de baby tevoorschijn en wordt gevolgd door de rest van het lichaam. Zodra de baby boven is, begint hij te huilen omdat zijn longen zich met zuurstof vullen en hij aan het licht en de kou van de buitenwereld wordt blootgesteld. De placenta, nu overbodig, maakt zich los van de baarmoeder en verlaat het lichaam van de moeder via het geboortekanaal. In de baarmoeder geeft een overzicht van het hele proces van de zwangerschap en belicht de grootse prestatie die de transformatie van een enkele cel tot een geheel nieuw individu is. De pasgeboren baby is afhankelijk van volwassenen voor warmte en voeding, hoewel alle andere functies uitsluitend in haar kleine handen rusten.