ラットの聴覚系のニューロンの形態は、音響的に豊かな環境への産後の曝露によって変化する

Postnatal exposure to an acoustically enriched environment alters the morphology of neurons in the adult rat auditory system.

• Jana Svobodová Burianová
• Josef Syka

抄録

中枢聴覚系のニューロンの構造は、生後の重要な発達期に様々な種類の音響曝露に対して脆弱である。ここでは、ラットの仔を対象に、生後3週目と4週目に音響的に濃縮された環境（AEE）に曝露した場合の長期的な影響を検討した。AEEは、行動パラダイムによって強化された中程度の強度のスペクトルと時間的に変調された音で構成されていた。生後3～6ヶ月の時点で、ゴルジ-コックス染色を用いて、下側頭頂部(IC)、内側性状突起体(MGB)、聴覚野(AC)のニューロンの形態を評価した。AEEに曝露されたラットでは、対照群と比較して、樹状突起の長さと体積の平均値が増加し、外側皮質とICの中心核の杣面が増加していた。MGBの腹側部と背側部の両方で棘密度が増加した。ACでは、錐体ニューロンの基底樹状突起セグメントの全長と体積、およびこれらの樹状突起上のトゲの数と密度が有意に増加した。また、先端樹状突起では違いは見られなかった。また、非錐体ニューロンでも棘の数と密度が増加していることがわかった。これらの結果は、中枢性聴覚系のニューロンの構造に永続的な変化を引き起こす可能性があることを示している。これらの変化は、機能的可塑性の形態的な相関関係を示しており、例えば、周波数の同調や音響刺激の時間的パラメータとの同期が改善されていることを示している。

The structure of neurons in the central auditory system is vulnerable to various kinds of acoustic exposures during the critical postnatal developmental period. Here we explored long-term effects of exposure to an acoustically enriched environment (AEE) during the third and fourth weeks of the postnatal period in rat pups. AEE consisted of a spectrally and temporally modulated sound of moderate intensity, reinforced by a behavioral paradigm. At the age of 3-6 months, a Golgi-Cox staining was used to evaluate the morphology of neurons in the inferior colliculus (IC), the medial geniculate body (MGB), and the auditory cortex (AC). Compared to controls, rats exposed to AEE showed an increased mean dendritic length and volume and the soma surface in the external cortex and the central nucleus of the IC. The spine density increased in both the ventral and dorsal divisions of the MGB. In the AC, the total length and volume of the basal dendritic segments of pyramidal neurons and the number and density of spines on these dendrites increased significantly. No differences were found on apical dendrites. We also found an elevated number of spines and spine density in non-pyramidal neurons. These results show that exposure to AEE during the critical developmental period can induce permanent changes in the structure of neurons in the central auditory system. These changes represent morphological correlates of the functional plasticity, such as an improvement in frequency tuning and synchronization with temporal parameters of acoustical stimuli.