【转】胎教音乐，越听越聪明？科学家揭示孕期音乐促进大脑功能的神经连接

胎教音乐是目前流行的胎教方式，低频、轻音乐刺激胎儿听觉器官的神经功能，促进胎儿大脑发育。

在人类胎儿中耳道大约在妊娠20周的时候打开，而新生小鼠的耳道则在出生后11天才打开。板下神经元（subplate neurons ，SPNs）是发育中的大脑皮层中最早出生和成熟的神经元之一，人类孕期12周时发育出来的，而小鼠则是在胚胎发育第二周才出现。但板下神经元的寿命较短，在发育早期短暂出现，晚期随后消失。

大脑皮层的功能在发育的关键时期可以通过感觉经验来塑造。而丘脑可将眼睛看到的、耳朵听到的、皮层感受到的信息整合到大脑皮层。

尽管板下神经元的生命周期很短，但却做出巨大的贡献，在它“死亡“之前建立了感觉信息的关键通道：在丘脑和皮层之间形成丘脑皮层轴突（TC）连接。随后板下神经元通过TC投射到皮层第4层的，这正好发生在幼鼠的耳道开放的时期，稍早于上述皮层功能形成的关键时期。

发育早期板下神经元形成的环路可随环境发生变化，在小鼠出生后第6天就能够对声音刺激产生反应，出生后第7天来源于耳蜗的自发性活动就存在于听觉皮层。

2021年2月12日约翰霍普金斯大学Patrick O. Kanold研究团队在Science Advances杂志上发表论文发现早期声音刺激能够重塑听觉皮层板下神经元和皮层神经元的连接，影响大脑皮层功能。也在一定程度上解释了为什么胎教音乐促进大脑发育。

光纤记录系统记录声音刺激下幼崽皮层神经元钙离子活性

研究人员利用宽场显微钙离子成像发现80分贝的声音刺激能够明显增加出生后第8-9天（耳道开放前）和出生后第13-15天（耳道开放后）听觉皮层的神经元活性，因此声音激活听觉皮层的神经元可以发生在小鼠耳道开放前。

功能学检测失聪小鼠幼崽板下神经元连接

如果阻断声音传导到小鼠中，听觉皮层会发生什么？研究利用基因突变致聋小鼠模型发现在出生后第6天左右的听力异常的幼崽中听觉皮层板下神经元和皮层第5/6层神经元之间的兴奋性和抑制性输入增加了25%-30%。这就表明在失去接受声音刺激后，通过增加和其他神经元的联系进行补偿。

而该区域内的神经环路复杂性却在减少，这在一定的程度上可以反应听力的缺陷。因此这些结果表明声音可以改变听觉皮层的神经环路。

声音刺激出生后第2天幼崽观察神经元连接变化

当声音信号到达板下神经元时，该区域神经元是否发生变化？研究人员将出生后第2天、听力正常的小鼠幼崽分别放在一个安静的有喇叭的房间里，或者放在一个没有喇叭的安静的房间里。

结果发现尽管对神经元的连接没影响，但是在声音刺激确实能够增加板下神经元和皮质神经元之间形成的神经连接复杂性。然而在幼崽耳道开放后环路复杂性增加的更多。

在无声世界里幼崽神经元连接变化

小鼠种群之间通过发出一定频率的声波进行信息交流，这样对幼崽形成一种外界声音刺激。研究人员发现当幼崽没有在这种声音刺激中生存时板下神经元和皮层其他神经元的兴奋性、抑制性输入大量增加，环路复杂性降低，与失聪模型小鼠类似，然而在幼崽耳道开放后这种伤害性更大。这就表明小鼠出生后未能与母亲的语言环境中生存，放在无声环境中生存可能出现听力异常。

总的来说，本文发现发育早期的声音体验会改变皮层板下神经元和其他皮层神经元的连接，形成一种“印迹”影响皮层的功能。在先天性失聪小鼠或生长在无声世界里的小鼠幼崽听觉皮层表现出神经元连接增加，但其连接的复杂性减少。而在低频声音刺激下幼崽板下神经元的复杂性明显变强。

【参考文献】

1. Meng et al., Sci. Adv. 2021; 7 : eabc9155，

Early peripheral activity alters nascent subplate circuits in the auditory cortex