研究表明,听起来对发展大脑早于以前的想法
科学家们尚未回答声音造成子宫中胎儿的思想的古老问题,以及预期的母亲常常怀疑在怀孕期间播放音乐这些活动的好处。现在,在新生儿小鼠的实验中,Johns Hopkins的科学家们报告称,声音似乎在大脑的区域内改变了比科学家在假定的科学家甚至在耳道打开之前的声音的“布线”模式。
目前的实验涉及新生儿老鼠,其中有耳道在出生后11天开放。在人类胎儿中,耳道在妊娠大约20周之前产前打开。
2月12日在线发布的调查结果科学的进步,最终可以帮助科学家确定如何在异常布线中检测和干预的方法脑这可能导致听力或其他感官问题。
约翰霍普金斯大学和医学院生物医学工程教授帕特里克·卡诺德博士说:“作为科学家,我们正在寻找关于我们如何成为我们自己的基本问题的答案。”“具体来说,我正在观察我们的感官环境是如何塑造我们的,以及这在胎儿发育的多早阶段就开始发生。”
凯德开始了他的职业生涯电气工程学,使用微处理器,自然导管,用于转向科学并研究大脑的电路。
他的研究重点是大脑的最外部,皮质,这对许多功能负责,包括感官感知。在皮质下方是成年人中的白脑材料含有与之间的联系神经元。
在开发中,白土也含有所谓的亚壳神经元,其中一些在脑中开发 - 在大约12周的人类妊娠和小鼠中的第二个胚胎周。Johns Hopkins的解剖学家标记Molliver被认为是描述了在白色物质中形成的神经元之间的一些联系,并且他在1973年创造了术语亚板神经元。
在包括老鼠在内的哺乳动物的发育过程中,这些原始的基板神经元最终会死亡。在人类中,这发生在出生前不久直到生命的头几个月。但在它们死亡之前,它们在大脑中所有感觉信息的关键通道——丘脑和皮层中间层之间建立了联系。
“丘脑是从眼睛,耳朵和皮肤进入皮质的信息中介,”Kanold说。“当Thalamus或其与皮质的连接出现问题时,发生神经发育问题。”在成人中,丘脑中的神经元伸展并伸出臂,臂状结构称为轴突,到皮质中间层,但在胎儿发育,板下神经元位于丘脑和皮质之间,起桥梁作用。在轴突的末端是神经元之间的交流连结,称为突触。卡诺德之前曾在雪貂和小鼠身上研究过板下神经元的回路。Kanold之前也发现,板下神经元可以接受电气信号在任何其他皮质神经元之前与声音相关。
卡诺德在马里兰大学(University of Maryland)任职期间开始了目前的研究,他说,这项研究解决了两个问题:当声音信号到达基底板神经元时,会发生什么事吗?声音信号的变化是否会改变这些年轻人的大脑回路?
首先,科学家们使用了内耳毛细胞上缺乏蛋白质的基因工程老鼠。这种蛋白质是将声音转化为进入大脑的电脉冲不可或缺的一部分;从那里,它被翻译成我们对声音的感知。没有蛋白质,大脑就得不到信号。
在一周龄的失聪者小鼠中,研究人员发现,与在正常环境中长大的听力正常的一周龄小鼠相比,基底神经元和其他皮层神经元之间的连接增加了25% - 30%。这表明声音可以在很小的时候改变大脑回路,卡诺德说。
此外,研究人员说,这些在神经连接的这些变化发生在比通常看见的一周内发生了大约一周。科学家们之前假设感觉体验只能在丘脑中的神经元伸出后改变皮质电路并激活皮质中的中间层,在小鼠中是在他们的耳道开放时的时间(约11天左右)。
“当神经元被剥夺输入时,如声音,神经元伸出去寻找其他神经元,可能会弥补缺乏声音,”Kanold说。“这是比我们认为的一周发生的一周,并告诉我们,声音缺乏可能重组在未成熟皮质中的联系。”
以与缺乏声音影响大脑联系的方式,科学家认为,额外的声音可能会影响正常听力小鼠中的早期神经元联系。
为了测试这一点,科学家们将正常的听力,2天大的鼠标小狗放在一个安静的外壳中,带有扬声器,听起来令人哔哔声或在没有扬声器的安静的外壳中。科学家们发现,在没有蜂鸣声的安静围栏中的小鼠幼崽在带有哔哔声的外壳中具有更强烈的套管和皮质神经元的连接。然而,在蜂鸣声和安静的围栏中饲养的小鼠之间的差异并不像聋哑小鼠之间那么大,并且在正常的声音环境中提出的小鼠之间的差异。
这些小鼠的基底板和基底板之间的神经回路类型也有更多的多样性皮质神经元,与正常听筒幼犬相比,在一个没有声音的安静的外壳中抬起。这正常听证会在安静的外壳中提出的小鼠在亚板板和皮质区域中也具有神经元连接,类似于遗传工程聋哑小鼠的皮层区域。
“在这些小鼠中,我们看到早期声音经历的差异在大脑中留下了痕迹,这种暴露对神经发作可能是重要的,”Kanold说。
研究小组正在计划额外的研究,以确定早期暴露的曝光如何影响大脑在发展方面的发展。最终,他们希望了解如何声音子宫中的暴露在人类发展中可能是重要的,并且如何在聋人患儿绑架耳蜗植入物时如何改变这些电路。他们还计划研究早产儿的大脑签名,并开发生物标志物,涉及涉及脱毛亚板神经元的问题。
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