控制脑内一种化合物, 像孩子一样轻松学习语言?
婴儿早期存在一个窗口期,在此期间,感觉(如听觉)的经验可塑造神经回路的连接方式。在这个窗口期,缺乏适当的刺激可对大脑发育产生永久性的有害影响。美国圣犹大儿童研究医院的Blundon等人发现,成年小鼠的大脑可被诱导恢复至类似于幼年小鼠早期的不成熟状态,提高动物学习新声音的能力。
研究发现,给予小鼠声音刺激,同时破坏听觉丘脑中腺苷的生成(其生成依赖于胞外-5'-核苷酸酶)或阻断腺苷A1受体信号转导,可以在成年小鼠中重现幼年小鼠关键的窗口期。这或许提示了一种恢复神经系统疾病患者脑功能或提高成人学习语言和乐器的能力的潜在新方法。
在小鼠窗口期,皮质神经元对处理声音高度敏感,其可塑性状态可允许加强脑回路中的某些连接,微调其听觉反应,以及增强其区分不同音调的能力。在人类中,类似的窗口期可能标志着语言习得的开始。然而,随着年龄的增加,这种可塑性迅速下降,从而使学习变得越来越困难。该窗口期似乎由一种被称为腺苷的分子控制,其水平在窗口期关闭后上升,而这抑制了丘脑与皮质之间的通信。在上述研究中,研究人员想要确定阻断腺苷信号转导是否可以恢复听觉皮质的可塑性。在一组实验中,研究人员使用微电极来测量健康成年小鼠的听觉皮质中的神经元如何响应纯音,并将其与经基因工程改造的缺乏腺苷受体的小鼠进行比较。分析显示,缺乏腺苷受体的小鼠的神经元对更大频率范围的纯音进行反应。腺苷信号传导的抑制改善了小鼠对声音的感知,并提高了它们区分类似音调的能力。用药物阻断腺苷信号传导对健康小鼠具有相同的效果。研究人员采用的化合物被称为FR194921。
学习一种语言对于两岁到三岁的人来说是非常容易的,但是对于成年人来说,语言学习课程并不是很有效,即使成年人仍然能够有效地学习其他技能。根据上述新研究,如果成年人参加一个语言课程,并同时抑制丘脑中的腺苷生成或信号转导,其可能更快地获取听觉信息,并保留更长时间。
参考文献:Science 2017;356:1352-1356