暴露儿童的语言环境会影响以后的语言能力以及大脑的发展;但是,目前尚不清楚这种影响如何出现。这项研究调查了儿童早期语言环境和社会经济地位(SES)对6个月和30个月大的婴儿期脑结构的影响(包括两性)。我们使用磁共振成像来量化大脑中特定纤维区域中髓磷脂的浓度。我们的核心问题是语言环境分析(LENA)是否来自家庭记录设备和SES的衡量标准,孕产妇教育预测了整个发展过程中髓磷脂的浓度。结果表明,暴露于大量的家庭成人输入的30个月大的儿童在与语言最相关的白质区中显示出更多的髓鞘形成。右半球区域还显示了与SES的联系,与来自更高度教育的母亲的大孩子接触更多的成人意见,显示与语言相关的地区的髓磷脂浓度更高。我们讨论了与当前文献有关的这些结果以及对未来研究的影响。
暴露儿童的语言环境会影响以后的语言能力以及大脑发育;但是,目前尚不清楚这种影响如何出现。这项研究调查了儿童早期语言环境和社会经济状况(SES)对6个月和30个月大的婴儿脑结构的影响(包括男女)。我们使用磁共振成像(MRI)来量化大脑中特定纤维中髓磷脂的浓度。我们的核心问题是语言环境分析(Lena TM)是否来自室内记录的设备和SES的衡量标准,预测髓磷脂浓度在发展上。结果表明,暴露于大量的家庭成人输入的30个月大的儿童在与语言最相关的白质区域中显示出更多的髓鞘形成。右半球区域还显示了与SES的联系,来自受过高等教育的母亲的大孩子,暴露于更多的成人投入,显示与语言相关的地区的髓磷脂浓度更高。我们就当前的文献及其对未来研究的影响讨论了这些结果。
外周和中枢神经系统的髓鞘形成对于调节运动、感觉和认知功能至关重要。由于髓鞘形成在生命早期迅速发生,新生儿早期定植期间的肠道菌群失调可能会通过失调免疫反应和神经元分化来改变正常的髓鞘形成。尽管儿童中普遍使用抗生素 (Abx),但新生儿 Abx 诱导的菌群失调对微生物群、肠道、大脑 (MGB) 轴发育(包括髓鞘形成和行为)的影响尚不清楚。我们假设新生儿 Abx 诱导的菌群失调会失调宿主-微生物相互作用,损害大脑髓鞘形成并改变 MGB 轴。从出生后第 7 天 (P7) 到断奶 (P23),每天用 Abx 混合物 (新霉素、万古霉素、氨苄西林) 或水 (载体) 口服管饲新生儿 C57BL/6 小鼠以诱导肠道菌群失调。在成年小鼠(6-8 周)中进行了行为(认知;焦虑样行为)、微生物群测序和 qPCR(回肠、结肠、海马和前额叶皮质 [PFC])。新生儿 Abx 给药导致成年期肠道菌群失调、肠道生理受损,同时伴有细菌代谢物紊乱和行为改变(认知缺陷和抗焦虑行为)。在接受 Abx 治疗的小鼠的 PFC 区域中,对少突胶质细胞很重要的髓鞘相关基因(Mag、Mog、Mbp、Mobp、Plp)和转录因子(Sox10、Myrf)的表达显著增加。免疫荧光成像和蛋白质印迹分析证实了髓鞘形成增加,表明与成年期假手术对照组相比,新生儿 Abx 治疗的小鼠的 MBP、SOX10 和 MYRF 表达增加。最后,在完成 Abx 治疗后服用短链脂肪酸丁酸盐可恢复肠道生理、行为和髓鞘形成障碍,表明肠道微生物群在介导这些影响方面发挥着关键作用。总之,我们发现新生儿 Abx 给药对 MGB 轴具有长期影响,特别是对
图 1. 猕猴和人类皮质层级和深度的 T1w/T2w 比率。(A、B)用于评估猕猴(A)和人类(B)皮质区域和深度的 T1w/T2w 比率的分析方法示意图。左侧面板显示猕猴的 CHARM 6 级 27,28 和人类的 Schaefer 400 29 的离散块。中间面板根据猕猴的测地线距离或人类的感觉运动关联轴标记块,颜色从黄色(感觉运动)过渡到紫色(关联)。右侧面板可视化层状组织,颜色从深蓝色(深层)过渡到浅绿色(浅层)。 (C、D) 猕猴 T1w/T2w 比值沿测地距离的分布(C,R 2 = 0.096,P < 0.001)和人类感觉运动联想 (SA) 轴的分布(D,R 2 = 0.354,P < 0.001)。 (E、F) 猕猴 (E) 和人类 (F) 感觉运动、中部和联想区域内皮质深度方向的 T1w/T2w 比值;方差分析 *** P < 0.001。
父母的输入被认为是生命的最初几年语言成就的关键预测指标,但相对较少的研究评估了父母语言输入和父母的影响 - 婴儿相互作用对早期大脑发育。我们检查了父母和儿童语言的度量之间的关系,这些度量是从6、10、14、18和24个月的自然主义家庭记录获得的,以及对白质髓鞘的估计,来自2岁的定量MRI(平均= 26.30个月,SD = 1.62,n = 22)。对白质的分析重点是与表达语言发展和长期语言能力相关的背途径,即左弧形筋膜(AF)和上级纵向筋膜(SLF)。父母的频率 - 婴儿对话转弯(CT)在AF和SLF中唯一预测髓磷脂密度估计。此外,在控制成人言语和与儿童语音有关的话语的同时,CT的效果仍然显着,这暗示了交互式语言体验的特定作用,而不是简单地说话曝光或产生。对包括右AF和SLF在内的另外18种区域的探索性分析表明,具有高度的解剖学特异性。对父母和儿童语言变量的纵向分析表明,CT早在6个月大时就产生了影响,并且对婴儿期的持续效果。,这些结果将父母链接在一起 - 婴儿对话转变为2岁的白质髓鞘,并建议与语言的早期互动体验独特地有助于与长期语言能力相关的白质的发展。
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图 2 蒙古沙鼠梯形体 (TB) 髓鞘的高分辨率图像。抗神经丝相关抗原 (3A10) (a – c) 和神经丝重链 (NFH) (d – f) 的抗体用作轴突标记物。抗髓鞘碱性蛋白 (MBP) 的抗体显示髓鞘。在出生后第 6 天 (a、a')、出生后第 9 天 (b、b 0 ) 和出生后第 13 天 (c、c 0 ) 从 TB 区域沙鼠大脑冠状振动切片中获取共聚焦单光学图像。在出生后第 7 天 (d、d 0 )、出生后第 10 天 (e、e') 和出生后第 14 天 (f、f 0 ) 从 TB 区域沙鼠大脑矢状振动切片中获取共聚焦单光学切片。 (a – f) 轴突标记物 3A10 (a – c) 和 NFH (d – f) 以红色显示,MBP 免疫反应性以绿色表示。(a' – f 0) 相应的 MBP 染色图像。出生后第 6 天 (a、a') 可以看到短的、有时是点状的髓鞘碎片,其间散布着较长的无髓鞘间隙。少突胶质细胞 (白色星号) 积极产生 MBP,用抗 MBP 抗体标记。在出生后第 7 天的矢状切面中,可以看到 TB 纤维的横截面。一小部分 TB 轴突被 MBP 包围,用抗 MBP 抗体标记。出生后第 9 天 (b、b 0),TB 中的大部分轴突都是髓鞘化的。然而,人们可以很容易地注意到一些轴突没有被髓鞘包裹 (白色箭头,b)。在出生后第 10 天的矢状切面上,大多数轴突被髓鞘包裹,但有些没有(白色箭头,e)。到出生后第 13 天(c,c 0)可以看到髓鞘包裹所有轴突。请注意,髓鞘轴突排列非常紧密,以至于很难勾勒出属于单个轴突的髓鞘。在出生后第 14 天的矢状切面上,TB 区域的所有轴突横截面都被髓鞘包裹。比例尺:20 μ m。
摘要:中枢神经系统轴突的髓鞘化具有许多优点,包括减少信号传输的能量消耗和提高信号速度。轴突周围的髓鞘由少突胶质细胞形成的多层膜组成,而特定的糖蛋白和脂质在这一形成过程中发挥着各种作用。髓鞘虽然有益,但其失调和退化可能会造成损害。炎症、氧化应激以及细胞代谢和细胞外基质的变化可导致这些轴突脱髓鞘。这些因素是某些脱髓鞘疾病(包括多发性硬化症)的标志性特征。脱髓鞘的影响也与青光眼和阿尔茨海默病等疾病的原发性退化以及继发性退化过程有关。这揭示了髓鞘与神经退行性变的次级过程之间的关系,包括创伤性损伤和跨突触变性后的退化。髓鞘在原发性和继发性退化中的作用也是探索髓鞘再生策略和目标的兴趣所在,包括使用抗炎分子或纳米颗粒来输送药物。尽管在髓鞘再生动物模型中使用这些方法