研究表明听起来比我们原先认为的要早影响大脑发育
科学家尚未回答的问题是否声音如何塑造胎儿在子宫里的思想,和孕妇经常怀疑的好处在怀孕期间播放音乐等活动。现在,在新生鼠的实验中,霍普金斯大学的科学家报告说,听起来似乎改变“布线”模式的大脑区域这一过程听起来比科学家认为,即使在耳前打开。
当前的实验涉及新生儿老鼠的耳朵运河的开掘,出生后11天。在出生前在人类胎儿,耳道打开,在妊娠20周左右。
2月12日在网上发表的调查结果科学的进步,最终可能会帮助科学家确定方法检测和干预异常连接大脑这可能造成听力或者其他感官的问题。
“作为科学家,我们正在寻找回答一些基本的问题我们如何成为我们是谁,”帕特里克Kanold说,博士,约翰霍普金斯大学生物医学工程教授和医学院。“具体地说,我看我们的感官环境如何塑造我们,这在胎儿发育早期如何开始发生。”
Kanold开始他的职业生涯电气工程,使用微处理器,一个自然的渠道他转向科学和研究大脑的回路。
他的研究重点是最外层的大脑的一部分,皮质负责许多功能,包括感官知觉。大脑皮层下面是白色物质在成人包含之间的联系神经元。
在发展中,白质也包含所谓的底板神经元,第一批发展的体验能够了解大脑,大约12周妊娠对人类和老鼠的胚胎第二周。解剖学家约翰霍普金斯大学的Mark Molliver被描述的第一个神经元之间的连接形成的白质,和他在1973年创造了这个术语底板神经元。
这些原始底板神经元最终死在哺乳动物在开发过程中,包括老鼠。对于人类来说,这种嗅觉出生前不久发生在生命的最初几个月。但在他们死之前,他们之间的连接的关键网关在大脑中所有的感官信息,丘脑和大脑皮层的中间层。
“丘脑是中介的信息从眼睛、耳朵和皮肤皮层,“Kanold说。“当事情出错在丘脑皮层或其连接,神经发育问题发生。”In adults, the neurons in the thalamus stretch out and project long, armlike structures called axons to the middle layers of the cortex, but in胎儿发育,底板神经元坐丘脑和大脑皮层之间充当桥梁。结束时的轴突神经元之间的交流的关系被称为突触。在雪貂和老鼠,Kanold之前绘制了电路底板的神经元。Kanold之前也发现底板神经元可以接收电信号声音在任何其他相关皮层神经元。
当前研究Kanold开始在马里兰大学在他之前的位置,解决了两个问题,他说:当声音信号底板神经元,做任何事情发生,和可以改变声音信号改变大脑回路在这些年轻的年龄吗?
首先,科学家利用转基因小鼠缺乏蛋白质在内耳毛细胞。蛋白质是积分将声音转换为一个电脉冲,大脑;从那里它是翻译成我们的感知的声音。没有蛋白质,大脑没有得到信号。
充耳不闻,1-week-old小鼠,研究人员看到大约25% - 30%的底板连接神经元和其他皮层神经元,而1-week-old小鼠与正常的听力和成长在一个正常的环境。这表明,声音可以改变大脑回路在很小的年龄,Kanold说。
此外,研究人员说,这些变化发生在神经连接比通常早大约一个星期。科学家们曾认为感官体验只能改变皮质电路在丘脑神经元接触并激活大脑皮层的中间层,在老鼠是在当他们的耳朵运河打开(11天)。
“当神经元丧失输入,如声音、神经元接触找到其他神经元,可能是为了弥补缺少声音,“Kanold说。“这是发生比我们想象的一周前,并告诉我们,缺乏声音可能不成熟的皮层进行连接。”
以同样的方式,缺乏良好影响大脑连接,科学家们认为这是可能的,额外的声音会影响早期听力正常小鼠神经元连接,。
为了验证这一点,科学家们把听力正常,幼童老鼠幼崽在一个安静的外壳与扬声器发出哔哔声或在一个安静的外壳没有说话。科学家发现,老鼠幼崽在安静的外壳没有哔哔的声音更强的底板和皮质神经元之间的联系比外壳与那种哔哔的响声。然而,安置在哔哔的老鼠的区别和安静的附件不是聋人之间一样大的老鼠和成长在一个正常的声音环境。
这些老鼠也更多样化的类型和底板之间的发达的神经回路大脑皮层神经元,与之相比,听力正常老鼠幼崽长大在一个安静的外壳,没有声音。的听力正常老鼠在安静的外壳也有神经元连接在底板和皮层区域类似于转基因老鼠充耳不闻。
“在这些老鼠,我们看到,早期的不同声音的经验在大脑中留下痕迹,这暴露在声音可能对神经发育很重要,”Kanold说。
研究小组正计划进一步的研究来确定早期接触声音影响大脑发展。最终,他们希望了解声音子宫内暴露可能是重要的人类发展和如何占这些电路的变化拟合人工耳蜗在失聪的孩子。他们还计划研究大脑签名的早产儿和发展生物标记的问题涉及因而造成底板的神经元。
进一步探索
