Ученым известно, что лишение взрослых мышей зрения может повысить чувствительность отдельных нейронов в той части мозга, которая отвечает за слух. Новое исследование биологов из Университета Мэриленда показало, что лишение зрения также изменяет способ взаимодействия клеток мозга друг с другом, изменяя нейронные сети и сдвигая чувствительность мышей к разным частотам. Исследование было опубликовано в номере журнала eNeuro от 11 ноября 2019 года.
«Это исследование подтверждает то, что мы узнали о том, как манипулирование зрением может оказать существенное влияние на способность животного слышать спустя много времени после того, как считалось, что окно для слухового обучения закрыто», - сказал Патрик Канольд, профессор биологии в UMD и старший автор исследования.
Когда-то считалось, что сенсорные области мозга не адаптируются после критического периода в детстве. Вот почему дети учат языки намного легче, чем взрослые. Более раннее исследование Канольда опровергло эту идею, показав, что лишение взрослых мышей зрения на короткий период повышает чувствительность отдельных нейронов слуховой коры, отвечающей за слух.
Текущее исследование расширяет предыдущую работу. Канольд и его команда исследовали, как воздействие темноты влияет на то, как группы нейронов в слуховой коре работают вместе в ответ на данный звук - какие нейроны связаны и какие активируются сильнее или быстрее. Исследователи поместили взрослых мышей в темное пространство на одну неделю, а затем воспроизвели 17 различных тонов, измеряя активность мозга в слуховой коре. Основываясь на своей более ранней работе, Канольд и его команда ожидали увидеть изменения в нейронных сетях, но были удивлены, обнаружив, что группы нейронов изменились по-разному.
Молодой мозг подключается в соответствии со звуками, которые они часто слышат, выделяя области слуховой коры для определенных частот в зависимости от того, что они привыкли слышать. Исследователи обнаружили, что у взрослых мышей неделя в темноте также перераспределяла распределение пространства на разные частоты. В исследованных областях слуховой коры исследователи обнаружили увеличение доли нейронов, чувствительных к высоким и низким частотам, и уменьшение доли нейронов, чувствительных к средним частотам..
«Мы не знаем, почему мы видим эти закономерности», - сказал Канольд. «Мы предполагаем, что это может быть связано с тем, на что мыши обращают внимание, находясь в темноте. Может быть, они обращают внимание на шумы или голоса других мышей, или, может быть, они обращают больше внимания на шаги, которые они делают."
Канольд сказал, что его следующие шаги включают в себя манипулирование звуками, которым подвергаются мыши во время темной фазы эксперимента, и мониторинг активности мозга, чтобы определить, какие аспекты их звукового ландшафта слушают мыши. Это поможет исследователям понять роль фокуса и внимания в изменении слуховых нейронов. Такая информация может оказаться очень полезной для адаптации людей к кохлеарным имплантам или слуховым аппаратам.
Другими авторами исследования UMD являются аспирант биологических наук Зак Боуэн, аспирант биофизики Цзи Лю и выпускница Кристина Соларана (доктор философии '16, неврология и когнитивные науки), которая сейчас работает в USAID.