科研专栏
发现 | 胎儿和新生儿听觉通路的发育过程
来源:澳门威利斯人官方网站 时间: 2017-11-09???? 作者: 系统管理员

在我们神经系统发育的过程中,听觉通路的发育往往先于视觉通路的发育,并在大脑的发育及多模态刺激的整合中起着重要作用。事实上,20周大的胎儿在妈妈的肚子里就可以听到声音,正因为此,播放音乐成为了胎教的重要方式之一。由于胎儿在子宫内里经常听到妈妈的声音,小婴儿在出生后也会对妈妈的声音表现出特殊的反应。

近年来,神经科学家已经绘制出了声音信息在成年人大脑中的传输通路,具体说来,我们的耳蜗在接收到声音刺激后,会把不同频率、不同强度的声音转化为动作电位,传递到下丘(inferior colliculus, IC),然后由IC传递到位于丘脑的内侧膝状体(medial geniculate nucleus, MGN),再由MGN传递到初级听觉皮层(primary auditory cortex, A1)的第四层(L4)。然而,听觉通路在胎儿和新生儿时期也是如此吗?

为了探究这个问题,来自美国马里兰大学的科学家测量了幼年雪貂对声音刺激的反应,并揭示了胎儿和新生儿听觉通路的发育过程。雪貂的听觉系统在出生后仍处于不成熟的状态,因此,研究幼年雪貂的听觉系统对理解其他动物在胎儿期及新生儿期的听觉系统发育过程有着很大的启示。雪貂的耳朵在出生后28天之后才会打开,在此之前处于关闭状态。即使在耳朵关闭期间,雪貂的听觉通路也在不断的发育,在胎儿期,声音信息会从丘脑(Thal)先到达底板神经元(subplate, SP),再从SP到达皮层板神经元(midcortical plate, CP);在新生儿期,来自丘脑的信息会同时传递给SP和CP,SP同样会传递信息给CP,而CP会对SP有一个反馈的输入。在耳朵打开后,听觉通路趋于成熟,声音信息会从丘脑直接到达CP。

 

 

相比于成熟期,在幼年时,SP和CP的神经放电会持续比较久的时间,神经振荡也更为频繁。

 

 

通过记录SP和CP的神经元电活动,科学家发现,在雪貂21天至24天大时,仅SP中的神经元对声音刺激有反应,在25天大时,CP中的神经元才开始对声音刺激有反应,但CP对声音刺激的反应相比于SP有一定时间的延迟,这间接证实了声音信息先到达SP,再到达CP的过程。

 

 

与视觉系统类似,声音信息在成年人的听觉核团中也有很好的拓扑分布,比如频率相近的声音会传递到位置相邻的神经元中。那么,在胎儿和婴儿期,这个分布是如何产生和变化的呢?通过分析SP和CP的神经元电活动,科学家发现,在雪貂21天大至27天大时(耳朵关闭),声音的强度和SP中神经元放电频率呈正相关,在雪貂28天大至37天大时(耳朵打开),声音的强度和CP中神经元放电频率呈正相关。

 

 

综上,该研究表明,SP在听觉系统的发育中率先对声音刺激产生反应,且在听觉系统未成熟阶段对声音的强度有着高保真的编码。SP在中枢神经系统的发育过程中扮演者非常重要的角色,SP的功能障碍会引起神经系统的发育异常,这很可能是自闭症患者在语音偏好和感知中功能异常的原因,因此,该研究对自闭症的早期诊断及干预也有非常重要的意义。

 

参考文献:

Jessica M. Wess, et al. Subplate neurons are the first cortical neurons to respond to sensory stimuli [J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2017.

本文为原创编译,转载请注明出处

XML 地图 | Sitemap 地图