Звуки влияют на развивающийся мозг еще до открытия наружного слухового прохода

Патрик Кэнолд, профессор биомедицинской инженерии Университета Джона Хопкинса, изучает кору головного мозга – орган, отвечающий за многие функции, включая сенсорное восприятие. Под корой головного мозга находится белое вещество, которое состоит из пучков аксонов и отвечает за передачу сообщений между различными областями серого вещества. В развивающемся мозге в белом веществе также находится субпластинка – временный слой нейронов, который появляется на сроке около 12 недель беременности у людей и на второй эмбриональной неделе у мышей. В дальнейшем нейроны субпластинки отмирают – у людей незадолго до рождения или в первые месяцы после. Однако до своего исчезновения эти нейроны отвечают за связь между таламусом – основными «входными воротами» сенсорной информации в мозг – и средними слоями коры головного мозга.

«Таламус служит посредником для проникновения информации от глаз, ушей и кожи в мозг, и если что-то идет не так в самом таламусе или его связах, то возникают неврологические нарушения», – комментирует Кэнолд.

Ранее Кэнолд обнаружил, что нейроны субпластинки могут получать электрические сигналы от звука до того, как это делают нейроны коры головного мозга. В ходе нынешнего исследования он решил выяснить, что происходит, когда звуковые сигналы достигают субпластинки, и могут ли изменения в сигналах изменить нейронные сети мозга.

Для экспериментов ученые «создали» генетически модифицированных мышей, у которых не было определенного белка на волосковых клетках внутреннего уха – этот белок превращает звук в электрический импульс, который попадает в мозг, соответственно, без белка мозг не получал звукового сигнала. У ГМО-мышей в возрасте 1 недели наблюдалось на 25-30% большей связей между нейронами субпластинки и другими нейронами коры в сравнении с мышами с нормальным слухом. Это позволяет предположить, что звук может менять нейронные связи уже в очень юном возрасте – изменения происходили примерно на неделю раньше, чем было принято считать до сих пор. Ранее ученые полагали, что сенсорные ощущения могут менять кортикальные связи только после того, как нейроны таламуса достигают и активируют средние слои коры головного мозга – у мышей это происходит примерно во время открытия наружного слухового прохода в возрасте 11 дней.

Исследователи планируют проведение дальнейших работ, чтобы выяснить, как раннее воздействие звука влияет на развитие мозга в дальнейшем. В частности, они хотят понять, насколько важно внутриутробное воздействие звука на человеческое развитие и как на этот процесс может повлиять установка глухим от рождения детям кохлеарных имплантатов.

Фото: Getty Images