對(duì)的研究有助于為失聰人士開發(fā)更好的助聽設(shè)備
狨讓科學(xué)家們瞥見負(fù)責(zé)溝通的神經(jīng)元的工作模式。
猶如高音雞尾酒派對(duì)的喧鬧聲充滿了位于Baltimore的約翰·霍普金斯大學(xué)神經(jīng)科學(xué)家王小勤的實(shí)驗(yàn)室。但是發(fā)出這些聲音的靈長(zhǎng)類動(dòng)物是一群狨——這種松鼠大小的猴子身上的皮毛有獨(dú)特式樣，兩只耳朵就像兩團(tuán)白色絨球，貼在腦袋上。這些小家伙互相嘮叨，時(shí)不時(shí)停下來(lái)拍打腦袋，并用好奇的表情打量著來(lái)訪者。
普通狨（Callithrix jacchus）在圈養(yǎng)的狀態(tài)下表現(xiàn)得喜歡交流，更具有社會(huì)性，而不像更常作為典型靈長(zhǎng)類動(dòng)物的獼猴。今年1月，王教授和他的同事還發(fā)現(xiàn)，狨是人類之外、能以與人類相同的方式，聽出音樂中、及漢語(yǔ)這類有調(diào)語(yǔ)言中不同音調(diào)的唯一一種動(dòng)物1。如此一來(lái)，狨成為了科學(xué)家在研究聽覺和語(yǔ)言時(shí)所能找到的最接近人類大腦的替代者，并未參與上述文章寫作的聽覺研究者、加州大學(xué)洛杉磯分校的Quianjie Fu說。
直到最近，研究者都要依靠鳴禽來(lái)開展此類工作，但鳥類的大腦和人類相差甚遠(yuǎn)，所能提供的洞見相當(dāng)有限。王教授希望狨能加深研究者對(duì)溝通如何進(jìn)化的理解，并幫助人們改進(jìn)耳蝸助聽器（cochlear implants）這樣的、為失聰人士設(shè)計(jì)的裝置。
今年12月7日在《神經(jīng)科學(xué)期刊》（Journal of Neuroscience）發(fā)表的一篇文章中2，王教授及其同事描述了一項(xiàng)對(duì)狨進(jìn)行電刺激研究的結(jié)果，在研究過程中，這些狨可以如平常那樣相互交流。該研究成果第一次顯示，如耳蝸助聽器帶來(lái)的電刺激激活大腦中的聽覺部分的方式，與聲音刺激的激活方式存在不同。
這個(gè)新圖景為研究者們回答這個(gè)困擾人們多年的問題，提供了一個(gè)起點(diǎn)，即：為什么耳蝸助聽器不能很好地分辨音調(diào)�？偛吭诩又軻alencia的世界上最大的耳蝸助聽器制造商之一高級(jí)仿生學(xué)公司（Advanced Bionics）目前正在狨身上測(cè)試自己的新一代產(chǎn)品。公司研發(fā)部負(fù)責(zé)人Abhijit Kulkarni說，這種靈長(zhǎng)類動(dòng)物對(duì)于此類產(chǎn)品的改進(jìn)而言，價(jià)值無(wú)可估量。該公司并未參與王教授的此項(xiàng)研究。
穿越噪音
耳蝸助聽器正逐漸被認(rèn)為是醫(yī)學(xué)上的一個(gè)成功案例，盡管在分辨音調(diào)，如聽到高頻聲音或從背景噪音中辨別人聲等問題上仍然存在困難。
但要對(duì)這些問題進(jìn)行改進(jìn)是很困難的。研究人員只能從人們的反饋中才能知道一個(gè)實(shí)驗(yàn)性裝置是否運(yùn)行良好。把這些反饋和大腦中的運(yùn)作過程聯(lián)系在一起，將會(huì)準(zhǔn)確顯示哪些模式的神經(jīng)回路是用于區(qū)分音色和音調(diào)等聲音特征的，F(xiàn)u說。但是在人類身上觀察單個(gè)神經(jīng)元的活動(dòng)是不可能的。
在最新的文章中，王教授和他的同事描述了他們是如何觀察4只單耳失聰成年狨分別在電刺激和聲刺激下聽覺皮層（大腦的聽覺中樞）中的神經(jīng)元活動(dòng)的。這一區(qū)域中植入的電極記錄了超過1400個(gè)神經(jīng)元是如何對(duì)傳入正常耳朵的聲音進(jìn)行響應(yīng)的，以及這些細(xì)胞對(duì)聾耳中的耳蝸助聽器產(chǎn)生的相似的電刺激信號(hào)如何反應(yīng)。
研究人員發(fā)現(xiàn)有許多神經(jīng)元，包括一些對(duì)音調(diào)產(chǎn)生知覺的神經(jīng)元，在電刺激下，無(wú)法像在聲音刺激下那樣被激活。他們說，一種較為可信的解釋是，電流傳遍整個(gè)大腦，會(huì)使一些在聲音感知過程中不會(huì)激活的神經(jīng)元被激活。這擾亂了神經(jīng)元的活動(dòng)模式，并使那些產(chǎn)生正常聽覺的大腦回路失活。
“這篇文章中真正令人著迷的問題是，耳蝸助聽器無(wú)法成功地向大腦提供信息。”未參與此項(xiàng)研究的華盛頓大學(xué)西雅圖分校神經(jīng)生理學(xué)家James Phillips說。“我認(rèn)為這項(xiàng)研究的價(jià)值非同尋常，不僅因?yàn)樗故玖艘环N行之有效的新方法，還因?yàn)樗鼘?duì)這一問題提出了某種解釋。”
展望
這些發(fā)現(xiàn)可能會(huì)促進(jìn)耳蝸助聽器的改進(jìn)，例如可以設(shè)計(jì)成有選擇地刺激不會(huì)對(duì)電脈沖產(chǎn)生反應(yīng)的神經(jīng)元，未參與此項(xiàng)研究的華盛頓大學(xué)西雅圖分校神經(jīng)科學(xué)家Julie Bierer說。
但她說聲音刺激和電刺激的差異可能是因?yàn)�，耳蝸助聽器并不是一直開著，就像在失聰人士身上經(jīng)常發(fā)生的那樣。如此，聽覺系統(tǒng)可能無(wú)法通過不斷自我刷新，來(lái)適應(yīng)新信號(hào)。
王教授說，這是他的團(tuán)隊(duì)接下來(lái)要研究的問題；他們還將測(cè)試在大腦可塑性更強(qiáng)的幼年狨身上，這種神經(jīng)元響應(yīng)模式是否會(huì)有所不同。他們還建造了一個(gè)隔音室，多只帶著電刺激裝置的狨可以在里面隨意跑動(dòng)和互動(dòng)。這將使研究人員能夠在無(wú)線傳輸?shù)拇竽X活動(dòng)記錄和動(dòng)物發(fā)出的聲音記錄之間建立聯(lián)系，以確定大腦如何處理在打架和進(jìn)食等行為中發(fā)生的交流。
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