为了寻找有关大脑在与年龄相关的听力损失中如何工作的答案,约翰-霍普金斯医学院的研究人员发现,老龄小鼠在环境噪音中"关闭"某些积极发射的脑细胞的能力比年轻小鼠差。他们说,其结果是创造了一个"模糊"的声音舞台,使大脑难以专注于一种类型的声音--如口语--并过滤掉周围的"噪音"。对老年和年轻小鼠听力的研究表明,大脑可能被训练来过滤掉背景声音。
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长期以来,科学家们将不可避免的与年龄有关的听力损失与内耳中的毛细胞有关,这些毛细胞随着时间的推移会被损坏或破坏。
但约翰-霍普金斯大学的研究人员说,12月7日发表在《神经科学杂志》上的新研究表明,大脑与这种情况有很大关系,也许可以通过重新训练大脑来抑制疯狂发射的神经元来治疗这种听力损失。
研究人员说,当长者在嘈杂的节日聚会上听不到话时,可能是太多的脑细胞在同时“开火”。
约翰霍普金斯大学和医学院的生物医学工程教授帕特里克-卡诺德博士说:"听力不仅仅是耳朵的问题。"卡诺德指出,大多数人在65岁以后都会经历某种听力损失,比如在酒吧或餐馆里无法挑出个别谈话。
卡诺德和他的团队记录了12只老龄鼠(16-24个月大)和10只小老鼠(2-6个月大)的听觉皮层脑区的8078个脑细胞或神经元的活动。
首先,研究人员让小鼠在听到音调时,有条件地去舔供水口。然后,在背景中播放"白噪声"时进行同样的练习。
在没有环境噪音的情况下,年纪大的老鼠在听到音调时和小老鼠一样舔水口。当研究人员引入白噪声时,总的来说,老龄鼠在检测音调和舔水口方面比年轻老鼠差。此外,年轻的小鼠倾向于在音调开始或结束时舔水口。年长的小鼠在音调提示开始时舔它,但也表现出在音调出现之前舔它,这表明它们认为有音调存在,而实际上没有。
接下来,为了观察听觉神经元在这种听力测试中的直接表现,研究人员使用了一种叫做双光子成像的技术来窥视小鼠的听觉皮质。该技术使用荧光来识别和测量数百个神经元在同一时间的活动。
在正常情况下,当大脑电路在环境噪音下正常工作时,当小鼠听到音调时,一些神经元活动增加,同时,其他神经元变得压抑,或关闭。然而,在大多数老龄鼠中,天平倾向于拥有大部分活跃的神经元,而那些本应在嘈杂背景下播放音调时关闭的神经元却没有这样做。
此外,研究人员发现,就在音调提示之前,老龄鼠的神经元活动多达两倍于年轻小鼠,特别是在雄性个体中,动物在音调开始之前舔舐水口。
卡诺德说,这一结果的一个可能原因是,"在老龄鼠中,大脑可能正在"开火"或表现得好像有音调存在,而实际上并没有。"
环境噪音的实验还显示,年轻小鼠经历了活跃与不活跃神经元比例的转变,而老龄鼠的神经元总体上更加持续活跃。因此,研究人员说,年轻小鼠可以抑制环境噪声对神经活动的影响,而老年鼠则不能。在老年动物中,环境噪声似乎使神经元活动更加"模糊",破坏了区分单个声音的能力。
从正面看,卡诺德认为,由于哺乳动物的大脑具有灵活的学习潜力,它可以被"教导"以解决包括人类在内的老年动物的模糊性。这意味着可能有办法训练大脑在嘈杂的噪音中专注于单个声音。
卡诺德指出,需要进行更多的研究来精确绘制无法关闭某些神经元和环境声音中的听力损失之间的联系,包括所涉及的大脑电路和它们如何随年龄变化,以及雌雄动物之间的潜在差异。