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为探究小鼠听觉皮层（ACx）左右半球功能特化的发育起源及性别对其影响，研究人员开展了相关研究。结果发现，小鼠左右 ACx 发育不同步，性别也影响其可塑性时间。该研究为理解大脑功能特化提供了重要依据。
在人类和小鼠的成熟听觉系统中，左右听觉皮层（Auditory Cortex，ACx）承担着不同的认知功能分工，这一功能特化对人类语言等认知能力的发展至关重要。例如，在人类中，左 ACx 通常主导语言处理 ，而儿童早期异常的听觉经历会影响语言能力发展。然而，目前对于小鼠 ACx 半球功能特化的发育起源以及性别在这一过程中的作用知之甚少。为了解开这些谜团，来自美国纽约城市大学（The City College of New York）、纽约城市大学研究生中心（CUNY Graduate Center）和华盛顿大学医学院（Washington University School of Medicine）的研究人员展开了深入研究 。他们的研究成果发表在《Nature Communications》上，为揭示大脑功能特化的机制提供了关键线索。
研究人员主要运用了以下关键技术方法：一是制备急性脑片并进行电压敏感染料（Voltage-Sensitive Dye，VSD）成像，以观察丘脑皮质（Thalamocortical，TC）投射的成熟情况；二是进行全细胞电压钳记录，分析兴奋性和抑制性突触电流的变化；三是开展体内细胞外记录，研究音调频率表征的可塑性。
研究结果
- 左右 ACx 丘脑皮质反应成熟时间不同：研究人员创新地开发了同时获取双侧丘脑皮质切片的技术，通过 VSD 成像发现，雄性小鼠左右 ACx 的丘脑皮质反应在出生后的成熟过程中变化显著。在 P12 之前，左 ACx 的丘脑皮质反应先在较低层出现，随后激活 2/3 - 4 层；而 P16 之后，反应起始于 4 层（L4）和较低的 2/3 层，标志着 TC 投射模式成熟。与之对比，右 ACx 在 P14 - P16 时，TC 反应的层状转变就已显著，早于左 ACx，这表明右 ACx 的丘脑皮质轴突向成熟受体层的迁移更早。
- 左右 ACx 突触动力学成熟存在差异：利用全细胞电压钳记录技术，研究人员分析了雄性小鼠左右 ACx 第 4 层神经元的自发微小突触后电流。结果显示，抑制性突触后电流（mIPSCs）频率在右 ACx 的 P12 - 15 显著增加，之后保持稳定；而左 ACx 的 mIPSCs 频率在发育过程中波动更复杂，P16 - 20 有短暂增加。mIPSCs 的衰减时间常数也呈现出半球差异，右 ACx 在 P12 - 15 就缩短至成熟水平，左 ACx 则较晚。兴奋性突触后电流（mEPSCs）频率的成熟趋势与 mIPSCs 相似，右 ACx 早于左 ACx。
- 异步发育影响感觉驱动可塑性且存在性别差异：研究人员对小鼠进行幼年期音调暴露实验，在 P12 - 15 期间用 7kHz 纯音刺激小鼠幼崽，之后在成年期（P35 - 57）进行体内细胞外记录。结果发现，成年雄性小鼠中，右 ACx 对接近 7kHz 的音调反应更强烈；而成年雌性小鼠则相反，左 ACx 对 7kHz 音调的反应更显著。进一步研究发现，雌性小鼠的右 ACx 在 P9 - 12 进行音调暴露时，成年后右 ACx 对 7kHz 音调的反应增强。而雄性小鼠在 P16 - 19 和 P18 - 21 进行音调暴露，成年后左 ACx 对 7kHz 音调的反应无明显变化，暗示雄性左 ACx 在音调频率图谱可塑性上可能存在先天限制。
研究结论与讨论
该研究表明，小鼠左右 ACx 的发育是异步的，这种异步性由半球特性和性别共同驱动。右 ACx 在结构和功能成熟的多个指标上都早于左 ACx，这为左右 ACx 功能特化奠定了基础。同时，性别对 ACx 的成熟时间和关键期可塑性有显著影响，雌性 ACx 的成熟普遍早于雄性。这些发现不仅为理解大脑功能特化的发育机制提供了新视角，也强调了在研究大脑发育和可塑性时，考虑半球差异和性别因素的重要性。它有助于解释人类听觉系统发育过程中的一些现象，以及相关神经发育疾病中听觉功能异常的机制。此外，研究结果还提示在实验设计中，不能忽视大脑半球和性别的差异，为后续相关研究提供了重要的参考和指导。未来研究可进一步深入探究分子、细胞和功能事件在 ACx 成熟和可塑性中的相对时间关系，以及雄性左 ACx 可塑性受限的具体机制 。
