Ученым известно, что лишение зрения взрослых мышей может повысить чувствительность отдельных нейронов в той части мозга, которая отвечает за слух. Новое исследование биологов из Университета Мэриленда показало, что лишение зрения также меняет способ взаимодействия клеток мозга друг с другом, изменяя нейронные сети и изменяя чувствительность мышей к разным частотам. Исследование было опубликовано в выпуске журнала eNeuro от 11 ноября 2019 г.
"Это исследование подтверждает то, что мы изучаем о том, как манипулирование зрением может существенно повлиять на способность животного слышать еще долгое время после того, как считалось, что окно для слухового обучения закрылось," сказал Патрик Канольд, профессор биологии в UMD и старший автор исследования.
Когда-то считалось, что сенсорные области мозга не могут адаптироваться после критического периода в детстве. Вот почему дети изучают языки намного легче, чем взрослые. Более раннее исследование Канольда опровергло эту идею, показав, что лишение зрения у взрослых мышей на короткий период увеличивает чувствительность отдельных нейронов слуховой коры, отвечающей за слух.
Настоящее исследование расширяет эту более раннюю работу. Канольд и его команда исследовали, как воздействие темноты влияет на то, как группы нейронов в слуховой коре работают вместе в ответ на заданный звук – какие нейроны связаны, а какие срабатывают сильнее или быстрее. Исследователи поместили взрослых мышей в темное пространство на одну неделю, а затем воспроизвели 17 разных 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 менялись по-разному.
Молодые мозги подключаются к звукам, 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 перераспределяет выделение пространства на разные частоты. В исследуемых областях слуховой коры исследователи заметили увеличение доли нейронов, чувствительных к высоким и низким частотам, и уменьшение доли нейронов, чувствительных к частотам среднего диапазона.
"Мы не знаем, почему мы видим эти закономерности," Канольд сказал. "Мы предполагаем, что это может быть связано с тем, на что обращают внимание мыши, когда они находятся в темноте. Может быть, они обращают внимание на шумы или голоса других мышей, а может быть, они обращают больше внимания на шаги, которые они делают."
Канольд сказал, что его следующие шаги включают в себя управление звуками, которым подвергаются мыши во время фазы эксперимента в темноте, и мониторинг активности мозга, чтобы определить, какие аспекты их звуковой среды слушают мыши. Это поможет исследователям понять роль фокуса и внимания в содействии изменениям слуховых нейронов. Такая информация может быть очень полезной, помогая людям адаптироваться к кохлеарным имплантатам или слуховым аппаратам.
Бумага "Временная визуальная депривация вызывает декорреляцию пространственно-временных популяционных реакций в слуховой коре взрослых мышей," Кристина Соларана, Джи Лю, Зак Боуэн, Эй-Кён Ли и Патрик О. Канольд был опубликован в выпуске eNeuro от 19 ноября 2019 г.