亚板神经元对不同频率（水平轴）和音量水平（垂直轴）的声音的选择性响应。较暖的颜色表明反应更强烈。亚板神经元是在大脑皮质中形成的第一批神经元之一，并且之前被认为在脑发育中起主要的结构作用。一项新的研究表明，这些神经元确实传递了感觉信息。该电池仅对较高频率作出响应，尤其是在低音量时; 体积增大扩大了细胞的反应频率范围。在这项研究之前，皮质对某些声音有选择性反应的能力被认为是在大脑发育的后期出现的。图片来源：Patrick Kanold
一些准父母为未出生的婴儿播放古典音乐，希望能提高孩子以后生活中的认知能力。虽然一些研究支持产前声音暴露与改善大脑功能之间的联系，但科学家们尚未发现任何负责这一发展大脑中这种联系的结构。
由马里兰大学神经科学家领导的一项新研究首次确定了一种机制，可以解释声音输入和认知功能之间的这种早期联系，通常称为“莫扎特效应”。通过动物模型研究，研究人员发现早期发育过程中大脑主要处理区域存在一种细胞，长期以来认为形成结构性支架而不传递感官信息，毕竟可能会传导这样的信号。
该结果可能对自闭症和其他认知缺陷的早期诊断产生影响，于2017年11月6日发表在“美国国家科学院院刊”的在线早期版本中。
“以前的研究记录了在早期发育阶段响应声音的大脑活动，但很难确定这些信号来自大脑的哪个位置，”UMD生物学教授，该研究论文的高级作者Patrick Kanold说。 。“我们的研究首次在大脑中的一种重要细胞类型中测量这些信号，为哺乳动物早期感觉发育提供重要的新见解。”
与年轻的雪貂一起工作，Kanold和他的团队第一次直接在亚板神经元中观察到声音引起的神经冲动。在发育过程中，亚板神经元是大脑皮质中形成的第一批神经元之一 - 哺乳动物大脑的外部控制感知，记忆，以及人类的更高功能，如语言和抽象推理。亚板神经元有助于指导神经回路的形成，就像临时脚手架帮助施工人员在新建筑物上建造墙壁和安装窗户一样。
与建筑脚手架非常相似，亚板神经元的作用被认为是暂时的。一旦大脑的永久性神经回路形成，大多数亚板神经元就会消失并消失。根据Kanold的研究，研究人员认为，由于临时结构的作用，亚板神经元在传递感觉信息方面没有任何作用。
传统观点认为，在丘脑完全连接到大脑皮层后，哺乳动物的大脑会响应声音传递第一个感觉信号。在许多用于研究的哺乳动物中，丘脑和皮质的连接也与耳道的开口一致，这允许声音激活内耳。这个重合的时机为声音处理在大脑中开始的传统模型提供了进一步的支持。
然而，研究人员一直在努力将这种传统模型与发声过程中早期声音引起的大脑活动的观察相协调。在他的小组直接测量亚板神经元对声音的反应之前，Kanold说，这种现象在很大程度上被忽视了。
“我们的工作首先表明，亚板神经元不仅可以弥补丘脑和皮质之间的差距，还可以形成未来电路的结构，”Kanold说。“它们形成了一个功能性支架，在其他皮层电路被激活之前实际处理和传递信息。除了结构组织之外，亚板神经元很可能有助于确定皮质的早期功能组织。”
通过确定早期感觉神经信号的来源，目前的研究可能会导致新的方法来诊断自闭症和其他在发育早期出现的认知缺陷。Kanold指出，早期诊断是早期干预和治疗的重要第一步。
“现在我们知道亚板神经元正在传递感觉输入，我们可以开始更详细地研究它们在发育中的功能作用，”Kanold说。“感觉经验在这个早期阶段的作用是什么？亚板神经元缺陷如何与认知缺陷和自闭症等疾病相关？未来的研究有很多新的可能性。”
Kanold的研究结果已经引起了研究人类感觉发展的研究人员的兴趣。爱尔兰都柏林三一学院认知神经科学教授Rhodri Cusack指出，这一结果可能对早产儿的护理产生影响。
“这篇论文表明，我们的感官系统是从很小的时候就被环境塑造的，”库萨克说。“在人类婴儿中，这包括妊娠晚期，当时许多早产儿在新生儿重症监护病房中度过。这些调查结果是呼吁采取行动，以确定能够优化这一弱势群体感觉发育的丰富环境。”
研究论文“Subplate神经元是第一个响应感觉刺激的皮层神经元 ”，Jessica Wess，Amal Isaiah，Paul Watkins和Patrick Kanold于2017年11月6日发表在美国国家科学院院刊的在线早期版本上。科学。#清风计划#
更多信息： Jessica M. Wess等，“Subplate神经元是第一个对感觉刺激做出反应的皮层神经元，” PNAS（2017）。www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1710793114
期刊信息： 美国国家科学院院刊
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