神經遞質γ-氨基丁酸（GABA）和谷氨酸具有互補的作用---GABA抑制神經元，而谷氨酸使其更加活躍。在一項新的研究中，由英國牛津大學的Roi Cohen Kadosh和George Zacharopoulos領導的一個研究團隊發現，這兩種神經遞質在大腦頂內溝（intraparietal sulcus）中的水准可以預測數學能力。該研究還發現，這兩種神經遞質和算術流利性之間的關係隨著兒童長大成人而發生了變化。相關研究結果於2021年7月22日發表在PLoS Biology期刊上。
大腦興奮/抑制的水准被認為與學習有關，特別是在關鍵時期。然而，很少有人知道它們與幾十年來可能發生的複雜學習有關。為了解决這個問題，這些作者量測了255人的GABA和谷氨酸水准，範圍從6歲兒童到大學生。這些參與者還參加了兩項數學成績測試，他們在算術問題上的表現與GABA和谷氨酸的水准相關聯。
這些作者發現，在年輕人中，大腦左頂內溝（大腦頂部、左側、後部中的褶皺）的GABA水准越高，數學的流利程度越高，而谷氨酸水准則相反。在成年人中，這些結果幾乎完全相反；低GABA濃度與更高的數學流利程度有關，同樣，谷氨酸水准則相反。由於這些參與者在相隔1.5年後接受了兩次測試，這些作者還能够發現，第一次測試時的神經遞質水准可以預測後來的數學成績。
關於掃描、認知過程和神經化學譜圖的資訊。圖片來自PLoS Biology，2021，doi:10.1371/journal.pbio.3001325。
我們對GABA、谷氨酸和學習的大部分瞭解都來自實驗室中的齧齒動物實驗，這些實驗並不能直接說明諸如數學等隨時間發展的自然學校技能。這項對人類的縱向研究將有助於科學家們更好地理解學習能力和大腦可塑性之間的關係，特別是在可能跨越數年的關鍵時期。
Cohen Kadosh補充說，“我們在GABA和谷氨酸與學習成績之間的聯系中發現了發育開關，這突出了一個普遍的、未知的可塑性原則。與以往專注於較窄的發育階段的人類或動物研究相比，我們的橫斷面-縱向研究表明，不同階段的可塑性和大腦興奮和抑制之間的聯系不太可能是一成不變的。我們的發現對開發基於大腦的干預方案也有重要意義，我們希望在未來對其進行研究。”
參考資料：
George Zacharopoulos et al.Predicting learning and achievement using GABA and glutamate concentrations in human development.PLoS Biology，2021，doi:10.1371/journal.pbio.3001325.
原文刊載於【生物穀】公眾號
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