Science惊人发现:调节大脑一个简单化合物,让你像孩子一样轻松学习语言
2017/07/03
6月30日的Science杂志上发表了美国St. Jude儿童研究医院的科学家们的研究文章。他们在小鼠身上证明了限制听觉丘脑中的腺苷,有助于在成年后的生活中有效地进行听觉学习。


学习语言或音乐对孩子来说通常是轻而易举的事,但这种能力随着年龄的增长而急剧下降。美国St. Jude儿童研究医院的科学家们从小鼠身上得到证据,对大脑中一种关键的化学信使的限制,有助于在成年后的生活中有效地进行听觉学习。这项研究发表在6月30日的Science杂志上。

像孩子一样从听觉中学习的时间阶段是能延长的

研究显示,在被称为听觉丘脑的大脑结构中,限制供应或抑制神经调质(对神经递质的效应起调节作用的神经肽)腺苷的功能,能够保存成年小鼠从被动接触的声音中学习的能力,就像小孩子学习他们世界的声音一样。

通讯作者Stanislav Zakharenko博士说:“通过阻断听觉丘脑中的腺苷信号过程,我们将听觉学习的时期扩展到已有报道中的最长,足够到达小鼠成年阶段和远远超出通常的临界期。这些结果提供了一个很有前景的策略,想要恢复大脑关键区域的可塑性来延长人类获得语言或音乐能力的机会,可能是通过开发选择性阻断腺苷活性的药物来实现。”

在小鼠中阻断腺苷能延长从听觉学习的时间

听觉丘脑是大脑的中转站,在那里,声音被收集并传送到听觉皮层进行处理。听觉丘脑和皮层依赖神经递质谷氨酸进行通讯。腺苷通过抑制这种神经递质的释放来降低谷氨酸水平。这项研究将腺苷抑制谷氨酸水平、减少大脑可塑性和终结有效的听觉学习能力联系在一起。

研究人员用多种方法证明了:减少腺苷或阻断对化学信使功能至关重要的A1腺苷受体改变了成年老鼠对声音的反应。他们发现,当腺苷减少或A1受体在听觉丘脑被阻断时,就像孩子们听到说话就能学习语言,被动地接触声调的成年小鼠在几个星期或几个月后会对同样的声调产生更强的反应。这些成年小鼠也能分辨出非常相近的音调(或相近频率的音调)。小鼠通常缺乏这种“完美的辨音”能力。

研究人员还表明,实验小鼠保持了数周声调辨别能力方面的提高。这表明控制单个大脑化学物质可能有助于扩展容易学习语言和音乐的时期。Zakharenko博士说“综上所述,结果显示进行有效的听觉学习的阶段能够在小鼠中重新开展。”

抑制腺苷或靶向核苷酸酶的化合物都可能作为替代疗法

研究人员用来抑制腺苷活性的是实验化合物FR194921,能选择性地阻断腺苷A1受体。如果配合声音,该复合物可使成年小鼠恢复听力学习。Zakharenko说:“这表明为了开发药物它可以靶向A1受体而延长人类的听力学习时期。”

Zakharenko和他的同事还将与年龄有关的听觉学习的减少和在听觉丘脑腺苷生产中的一种酶(ecto-5’-核苷酸酶)和年龄相关的增加相互联系起来。研究人员报告说,成熟老鼠的听力丘脑中该酶和腺苷比新生小鼠的水平高。这种酶的缺失使成年小鼠的腺苷水平恢复到新生小鼠的水平。因此,研究人员正在寻找靶向ecto-5’-核苷酸酶的化合物,作为一种替代方法扩展听觉学习的时间阶段。

参考资料

Restoring auditory cortex plasticity in adult mice by restricting thalamic adenosine signaling

Controlling a single brain chemical may help expand window for learning language and music

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  • Restoring auditory cortex plasticity in adult mice by restricting thalamic adenosine signaling

    Circuits in the auditory cortex are highly susceptible to acoustic influences during an early postnatal critical period. The auditory cortex selectively expands neural representations of enriched acoustic stimuli, a process important for human language acquisition. Adults lack this plasticity. Here we show in the murine auditory cortex that juvenile plasticity can be reestablished in adulthood if acoustic stimuli are paired with disruption of ecto-5′-nucleotidase–dependent adenosine production or A1–adenosine receptor signaling in the auditory thalamus. This plasticity occurs at the level of cortical maps and individual neurons in the auditory cortex of awake adult mice and is associated with long-term improvement of tone-discrimination abilities. We conclude that, in adult mice, disrupting adenosine signaling in the thalamus rejuvenates plasticity in the auditory cortex and improves auditory perception.

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