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新研究:声音对大脑发育的影响比之前认为的要早

2021-02-15 10:44 前瞻网   

 

新研究:声音对大脑发育的影响比之前认为的要早

科学家们还没有回答这个古老的问题,即声音是否或如何塑造子宫内胎儿的心智,而待产母亲们常常想知道在怀孕期间播放音乐等活动的好处。现在,在对新生老鼠的实验中,约翰霍普金斯大学的科学家表示,声音似乎改变了大脑中处理声音的区域的“线路”模式,这比科学家认为的要早,甚至在耳道打开之前。

目前的实验涉及新生小鼠,它们的耳道在出生后11天就会张开。人类胎儿的耳道在妊娠20周左右的时候会在产前张开。

这项研究结果发表在2月12日的《科学进展》杂志上,它可能最终帮助科学家找到方法,检测和干预大脑中导致听力或其它感官问题的异常线路。

在发育过程中,白质中也含有所谓的基板神经元,其中一些是在人类怀孕约12周时大脑中最先发育出来的神经元,在小鼠胚胎期的第二周则是如此。约翰·霍普金斯大学的解剖学家马克·莫里弗描述了在白质中形成的神经元之间的一些最初连接,他在1973年创造了“亚板神经元”这个术语。

这些原始的亚板神经元最终在哺乳动物发育过程中死亡,包括小鼠。在人类中,这发生在出生前的几个月。但在它们死亡之前,它们在大脑中所有感官信息的关键通道丘脑和皮层中间层之间建立了连接。

这个研究解决了两个问题:当声音信号到达亚板神经元时,会发生什么?声音信号的变化会改变这些年轻人的大脑回路吗?

首先,科学家们使用了内耳毛细胞缺乏一种蛋白质的基因工程小鼠。这种蛋白质是将声音转化为电脉冲并进入大脑的不可或缺的组成部分;从那里,它被转化为我们对声音的感知。如果没有这种蛋白质,大脑就无法接收到信号。

在1周大的聋哑小鼠中,研究人员发现,与在正常环境下生长的1周大的听力正常的小鼠相比,亚板神经元和其他皮质神经元之间的联系增加了25% - 30%。这表明声音可以在很小的时候改变大脑回路。

此外,研究人员说,这些神经连接的变化比通常看到的要早一周左右发生。科学家们此前曾假设,感觉体验只能在丘脑中的神经元触及并激活皮层中间层后,才能改变皮质回路。在小鼠中,这大约是它们耳道打开的时间(大约11天)。

为了测试这一点,科学家们把听力正常的两天大的小鼠放在一个安静的笼子里,里面有一个能发出哔哔声的扬声器,或者放在一个没有扬声器的笼子里。科学家们发现,在没有哔哔声的安静环境中的幼鼠,基底板和皮质神经元之间的联系比在有哔哔声环境中的幼鼠要强。然而,被关在哔哔声和安静笼子里的小鼠之间的差异比没有聋和在正常声音环境中长大的老鼠之间的差异大。

与在安静的封闭环境中长大的听力正常的幼鼠相比,这些小鼠在基板和皮质神经元之间发育的神经回路类型也更多样化。在安静环境中长大的正常听力小鼠,基板和皮层区域也有类似于基因工程聋鼠的神经元连接。

该研究小组正计划进一步研究,以确定早期接触声音对大脑发育后期的影响。最终,他们希望了解子宫内的声音对人类发育的重要性,以及如何解释在为先天失聪的儿童植入人工耳蜗时这些电路的变化。他们还计划研究早产儿的大脑特征,并为涉及亚板神经元布线错误的问题开发生物标记物。

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责任编辑: 3976DBC

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