亚板神经元对不同频率(水平轴)和音量水平(垂直轴)的声响的挑选性呼应。较暖的色彩标明反响更激烈。亚板神经元是在大脑皮质中构成的第一批神经元之一,而且之前被以为在脑发育中起首要的结构效果。一项新的研讨标明,这些神经元的确传递了感觉信息。该电池仅对较高频率作出呼应,尤其是在低音量时; 体积增大扩展了细胞的反响频率规模。在这项研讨之前,皮质对某些声响有挑选性反响的才能被以为是在大脑发育的后期呈现的。图片来历:Patrick Kanold

一些准爸爸妈妈为未出世的婴儿播映古典音乐,希望能进步孩子今后日子中的认知才能。尽管一些研讨支撑产前声响露出与改进大脑功用之间的联络,但科学家们没有发现任何担任这一开展大脑中这种联络的结构。

由马里兰大学神经科学家领导的一项新研讨初次确认了一种机制,可以解说声响输入和认知功用之间的这种前期联络,一般称为“莫扎特效应”。经过动物模型研讨,研讨人员发现前期发育过程中大脑首要处理区域存在一种细胞,长期以来以为构成结构性支架而不传递感官信息,究竟可能会传导这样的信号。

该成果可能对自闭症和其他认知缺点的前期确诊产生影响,于2017年11月6日宣布在“美国国家科学院院刊”的在线前期版别中。

“曾经的研讨记录了在前期发育阶段呼应声响的大脑活动,但很难确认这些信号来自大脑的哪个方位,”UMD生物学教授,该研讨论文的高档作者Patrick Kanold说。 。“咱们的研讨初次在大脑中的一种重要细胞类型中丈量这些信号,为哺乳动物前期感觉发育供给重要的新见地。”

与年青的雪貂一同作业,Kanold和他的团队第一次直接在亚板神经元中查询到声响引起的神经激动。在发育过程中,亚板神经元是大脑皮质中构成的第一批神经元之一 - 哺乳动物大脑的外​​部操控感知,回忆,以及人类的更高功用,如语言和笼统推理。亚板神经元有助于辅导神经回路的构成,就像暂时脚手架协助施工人员在新修建物上制作墙面和装置窗户相同。

与修建脚手架十分类似,亚板神经元的效果被以为是暂时的。一旦大脑的永久性神经回路构成,大多数亚板神经元就会消失并消失。依据Kanold的研讨,研讨人员以为,因为暂时结构的效果,亚板神经元在传递感觉信息方面没有任何效果。

传统观念以为,在丘脑彻底衔接到大脑皮层后,哺乳动物的大脑会呼应声响传递第一个感觉信号。在许多用于研讨的哺乳动物中,丘脑和皮质的衔接也与耳道的开口共同,这答应声响激活内耳。这个重合的机遇为声响处理在大脑中开端的传统模型供给了进一步的支撑。

但是,研讨人员一直在尽力将这种传统模型与发声过程中前期声响引起的大脑活动的查询相和谐。在他的小组直接丈量亚板神经元对声响的反响之前,Kanold说,这种现象在很大程度上被忽视了。

“咱们的作业首要标明,亚板神经元不只可以补偿丘脑和皮质之间的距离,还可以构成未来电路的结构,”Kanold说。“它们构成了一个功用性支架,在其他皮层电路被激活之前实践处理和传递信息。除了结构安排之外,亚板神经元很可能有助于确认皮质的前期功用安排。”

经过确认前期感觉神经信号的来历,现在的研讨可能会导致新的方法来确诊自闭症和其他在发育前期呈现的认知缺点。Kanold指出,前期确诊是前期干涉和医治的重要第一步。

“现在咱们知道亚板神经元正在传递感觉输入,咱们可以开端更具体地研讨它们在发育中的功用效果,”Kanold说。“感觉经历在这个前期阶段的效果是什么?亚板神经元缺点怎么与认知缺点和自闭症等疾病相关?未来的研讨有许多新的可能性。”

Kanold的研讨成果现已引起了研讨人类感觉开展的研讨人员的爱好。爱尔兰都柏林三一学院认知神经科学教授Rhodri Cusack指出,这一成果可能对早产儿的护理产生影响。

“这篇论文标明,咱们的感官体系是从很小的时分就被环境刻画的,”库萨克说。“在人类婴儿中,这包含妊娠晚期,其时许多早产儿在新生儿重症监护病房中度过。这些查询成果是呼吁采纳举动,以确认可以优化这一弱势群体感觉发育的丰厚环境。”

研讨论文“Subplate神经元是第一个呼应感觉影响的皮层神经元 ”,Jessica Wess,Amal Isaiah,Paul Watkins和Patrick Kanold于2017年11月6日宣布在美国国家科学院院刊的在线前期版别上。科学#清风方案#

更多信息: Jessica M. Wess等,“Subplate神经元是第一个对感觉影响做出反响的皮层神经元,” PNAS(2017)。www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1710793114

期刊信息: 美国国家科学院院刊

推荐阅读