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大脑|Sci Adv：声音会影响早期大脑发育

大脑神经元

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直到今日 ， 科学家们尚未回答关于声音是否或如何影响子宫内胎儿发育的问题 ， 准妈妈们因此常常想知道怀孕期间播放音乐等活动对于胎儿发育的好处 。 现在 ， 在新生小鼠的实验中 ， 约翰·霍普金斯大学的科学家报告说 ， 声音似乎改变了胎儿大脑区域中的“连线”模式 。
当前的实验涉及新生小鼠 ， 这些新生小鼠的耳道在出生后11天就打开 。 在人类胎儿中 ， 妊娠约20周时 ， 耳道会开放 。
大脑|Sci Adv：声音会影响早期大脑发育
文章插图

这项发现于2月12日在线发表在《Science Advance》杂志上 ， 它最终可能会帮助科学家找到检测和干预可能导致听力或其他感觉问题的大脑异常接线的方法 。 约翰·霍普金斯大学和医学院的生物医学工程学教授Patrick Kanold博士是文章的主要作者 。
在发育过程中 ， 白质还包含所谓的亚板神经元 ， 这是一些最早在大脑中发育的神经元-人类在妊娠约12周时出现 ， 而在小鼠的胚胎第二周出现 。
这些原始亚板神经元最终在包括小鼠在内的哺乳动物的发育过程中死亡 。 在人类中 ， 这发生在出生前不久至生命的最初几个月 。 但是 ， 在它们死亡之前 ， 它们在大脑中所有感知信息的关键通道 ， 丘脑和皮质中层之间建立了连接 。
Kanold说：“丘脑是从眼睛 ， 耳朵和皮肤到皮层的信息的中介 。 当丘脑或其与皮层的连接出现问题时 ， 就会出现神经发育问题 。 ”在成年人中 ， 丘脑的神经元伸展并伸出长的臂状结构 ， 称为轴突 ， 到达皮层的中层 ， 但在胎儿发育中 ， 亚板神经元位于丘脑和皮层之间 ， 充当桥梁 。 轴突的末端是神经元之间的联系 ， 称为突触 。 在雪貂和小鼠中 ， Kanold以前绘制了亚板神经元的电路图 。 Kanold先前还发现 ， 亚板神经元可以比其他任何皮质神经元先接收与声音有关的电信号 。
Kanold在他先前在马里兰大学任职时就开始的当前研究解决了两个问题 ， 他说：当声音信号到达亚板神经元时 ， 有什么事情发生 ， 并且声音信号的变化可以改变这些部位的大脑回路吗？
首先 ， 科学家使用了基因工程小鼠 ， 这种小鼠的内耳毛细胞中缺乏将声音转化为电脉冲进入大脑的蛋白质 。 最终转化为我们对声音的感知 。 没有上述蛋白质 ， 大脑将无法获得信号 。
在1周龄的转基因小鼠中 ， 研究人员发现 ， 与听力正常且在正常环境中饲养的1周龄小鼠相比 ， 亚板神经元和其他皮质神经元之间的连接增加了25％-30％ 。 Kanold说 ， 这表明声音可以在很小的时候改变大脑的回路 。
研究人员说 ， 此外 ， 神经连接的这些变化比通常所见的早了一周左右 。 科学家以前曾认为 ， 只有在丘脑中的神经元触及并激活皮层中层后 ， 感觉体验才能改变皮质回路 ， 这在小鼠中大约是在其耳道张开的时间（大约11天） 。
Kanold说：“当神经元被剥夺了声音等输入时 ， 神经元就会伸出手去寻找其他神经元 ， 这可能是为了弥补声音的不足 。 这比我们预期的要早一周发生 ， 并告诉我们声音的缺乏很可能会重新组织未成熟皮质的连接 。 ”
就像缺乏声音会影响大脑连接一样 ， 科学家认为 ， 额外的声音也可能会影响正常听力小鼠的早期神经元连接 。
为了测试这一点 ， 科学家将正常的2天大的幼仔放在带声音的扬声器的安静外壳中或没有扬声器的安静外壳中 。 科学家发现 ， 在没有蜂鸣声的安静外壳中的老鼠幼崽比在有蜂鸣声的外壳中 ， 亚板和皮层神经元之间的连接更牢固 。
与在安静无声的环境中饲养的正常听力的小鼠相比 ， 这些小鼠在亚板和皮层神经元之间发育的神经回路类型之间也具有更大的多样性 。 在安静的围栏中饲养的正常听力小鼠在亚板和皮层区域也具有与基因工程聋小鼠相似的神经元连通性 。
Kanold说：“在这些小鼠中 ， 我们发现早期声音体验的差异会在大脑中留下痕迹 ， 而这种声音暴露可能对神经发育很重要 。 ”（生物谷 Bioon.com）
资讯出处：Study suggests sounds influence the developing brain earlier than previously thought
【大脑|Sci Adv：声音会影响早期大脑发育】原始出处：Early peripheral activity alters nascent subplate circuits in the auditory cortex, Science Advances (2021). DOI: 10.1126/sciadv.abc9155


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