Sci Adv丨幼鼠发声如何激活听觉皮层？约翰斯·霍普金斯大学揭示自身发声激活发育阶段听觉皮层

通常我们认为，听觉的发育是先听见声音，大脑听觉区域才会随之成熟。比如人类胎儿在孕中晚期能感知宫内声响，新生儿出生后依靠外界人声、环境噪音不断打磨听觉分辨能力；小猫、小狗幼崽也要等耳道完全通透后，才能对外界声响产生稳定反应。科学家们也认为，哺乳动物听觉皮层早期活动仅来源于耳蜗自发电活动与后期外部声刺激，忽略了大脑内部运动信号的潜在作用。

但最新一项针对新生小鼠的突破性研究，推翻了这一发育逻辑。

2026年7月3日，约翰斯·霍普金斯大学生物医学工程系Patrick O. Kanold教授团队在《Science Advances》上发表研究“Self-­vocalizations activate the developing auditory cortex via an intracortical pathway”。

该研究以新生小鼠为模式生物，发现在耳道开放、外界声音有效传入皮层之前，幼鼠自身的超声发声即可通过前扣带回皮层与次级运动皮层（ACC/M2）向听觉皮层传递的运动副本信号激活听觉皮层，揭示了听觉发育早期一种全新的内源皮层活动来源，为理解听觉环路发育及神经发育障碍机制提供了关键新证据。

开耳前听觉皮层对自身发声的反应强于外界声音

研究采用在体双侧宽场钙成像技术，分别检测耳道开放前（P8-P9）、开放期（P10-P11）、开放后（P12-P14）三个阶段听觉皮层的活动。

结果显示，三个年龄段均能检测到与发声起始同步的听觉皮层激活；开耳前 83% 的幼鼠存在发声相关反应，仅 17% 对外界纯音有反应，且发声诱发的反应幅度显著高于纯音反应。发声相关反应无稳定的半球偏侧化，且发声期听觉皮层内及跨半球的功能连接性显著高于静息期。

因此，开耳前，自身发声驱动听觉皮层活动的效率和幅度远超外界声音。

耳聋小鼠仍存在发声相关皮层活动，排除外周听觉传入

Otoferlin基因敲除耳聋小鼠：Otoferlin是内耳毛细胞突触传递的必需蛋白，敲除后声音信号无法从耳蜗传入大脑，是研究耳聋的理想模型。

为验证活动是否依赖耳朵听到的声音，研究使用Otoferlin 基因敲除耳聋小鼠模型，同样结合在体宽场钙成像与发声记录开展实验。

结果显示，耳聋幼鼠的发声频率与野生型无显著差异；开耳前 100% 的耳聋幼鼠听觉皮层存在发声相关反应，而纯音反应几乎完全缺失。同时，反应无半球偏侧化，皮层内及跨半球的活动相关性仍保持高水平。

因此，耳聋小鼠中发声仍能激活听觉皮层，证明该活动不依赖耳朵听到的声音。

ACC/M2 与听觉皮层存在直接投射且发声时共激活

研究通过逆行示踪技术和宽场钙成像技术，探究信号的上游来源。

逆行示踪结果证实，早在 P8 阶段，前扣带回皮层（ACC）与次级运动皮层（M2）就存在向听觉皮层的直接投射。ACC/M2 在发声时也出现同步的钙活动，反应时程与听觉皮层高度相似，且活动起始略早于发声时刻。双视野同步成像进一步发现，发声时 ACC/M2 与听觉皮层的活动相关性显著高于静息期，二者发声相关事件的比例、幅度均相近。

因此，ACC/M2通过直接投射向听觉皮层传递发声的运动副本信号，两者在发声时高度共激活。

失活 ACC/M2 可减少发声并降低听觉皮层活动

为验证 ACC/M2 的因果作用，研究采用药理失活技术，向双侧 ACC/M2 注射GABAA 受体激动剂蝇蕈醇，对比失活前后的发声行为与听觉皮层活动。

结果显示，失活 ACC/M2 后，幼鼠的自发发声数量显著减少；听觉皮层中发声相关事件的幅度大幅下降，事件间隔显著变长。生理盐水对照组的发声与皮层活动均无显著变化。

因此，失活ACC/M2同时减少发声和听觉皮层活动，证明该通路是发声-听觉耦合的因果来源。

一张图看懂：幼鼠如何还没听清世界，先听见自己？

本研究揭示了新生小鼠在听觉外周成熟前，自身发声通过ACC/M2 向听觉皮层传递运动副本信号的全新机制，填补了外周自发活动消退、外界声音传入之间的皮层活动来源空白，呈现了听觉皮层发育早期的内源驱动通路。

发育阶段

外周听觉

听觉皮层激活来源

主要激活方式

开耳前（P8-P9）

尚未成熟

自身发声（内源）

83%幼鼠对发声有反应，仅17%对纯音有反应

开耳期（P10-P11）

开始发育

自身发声 + 外界声音

两者共存

开耳后（P12-P14）

基本成熟

外界声音占主导

外部声音输入逐渐增强

小编寄语：

在幼鼠的耳道尚未开放、外界声音还无法有效传入大脑的早期阶段，听觉皮层就自己的发声行为主动唤醒。从运动皮层（ACC/M2）通往听觉皮层的通路将发声指令提前送达听觉皮层，让大脑在听之前就已经知道自己要发什么声。

这一发现也为理解自闭症等神经发育障碍中常见的听觉异常提供了全新的视角。如果这条皮层内通路在发育早期出现偏差，可能会影响大脑学会倾听的整个过程。

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aea2814

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