本研究由Yifan Zhang、Min Zhu等作者组成的团队完成，通讯作者为Michael M. Merzenich和Xiaoming Zhou。研究机构包括华东师范大学生命科学学院脑功能基因组学教育部重点实验室、纽约大学-华东师范大学脑与认知科学联合研究所（中国上海）以及美国旧金山的Brain Plasticity Institute。该研究于2020年11月23日发表在《PNAS》（Proceedings of the National Academy of Sciences）期刊，标题为”Environmental noise degrades hippocampus-related learning and memory”。
学术背景
该研究属于神经科学与环境健康交叉领域。随着工业化发展，环境噪声污染已成为影响人类健康的重要风险因素。既往研究多关注高强度噪声（>95 dB SPL）通过应激机制对听觉系统和非听觉功能（如学习记忆）的损害，但对中等强度噪声（如65 dB SPL）的影响机制知之甚少。已有流行病学研究表明环境噪声会损害儿童的学习能力和认知功能，但神经机制尚不明确。本研究旨在探索中等强度噪声是否通过改变海马突触可塑性影响学习记忆功能，而非通过传统认为的应激途径。
研究方法与流程
实验对象为Sprague-Dawley大鼠幼崽，分为噪声暴露组（NE，n=27-14）和对照组（naïve，n=27-14）。核心实验流程包含六个关键环节：
噪声暴露模型
从出生后第9天（P9）至P56，每天10小时暴露于65 dB SPL的结构化噪声（0.8-30 kHz宽带噪声脉冲，6脉冲/秒）。该模型模拟工业环境中的实际噪声特征，通过听觉脑干反应（ABR）确认噪声未引起外周听力损伤（SI附录图S1）。
行为学评估体系
电生理学检测
在体记录穿孔通路（PP）-齿状回（DG）颗粒细胞突触的长时程增强（LTP）。高频刺激（HFS）后，NE组的群体锋电位（PS）振幅较对照组降低52%（P<0.0001），且此效应在噪声停止8周后仍持续（SI附录图S5）（图4C）。
分子机制研究
突触体富集分析显示：
应激水平监测
通过旷场实验（SI附录图S2）、高架十字迷宫（SI附录图S3）和血浆皮质酮检测（SI附录图S4）证实噪声暴露未引起焦虑行为或应激激素水平变化（P>0.05）。
数据采集与分析
使用Any-Maze行为分析系统、Tucker-Davis Technologies生理信号采集系统，Western blot采用Bio-Rad ChemiDoc XRS+成像系统，统计采用双因素方差分析（ANOVA）与Student-Newman-Keuls事后检验。
主要结果
1. 行为层面：65 dB噪声暴露导致海马依赖的学习记忆能力全面受损，表现为空间导航效率下降、新环境探索行为减弱及物体识别记忆障碍。
2. 突触可塑性：PP-DG通路的LTP诱导能力显著降低，提示突触强度可塑性受损。
3. 分子机制：CaMKII-GluR1信号通路关键分子表达下调，特别是CaMKII自磷酸化水平降低，直接影响突触后AMPA受体的功能调控。
4. 机制特异性：所有变化均独立于应激系统，首次证实中等强度噪声可通过直接神经可塑性机制损害认知功能。
结论与价值
该研究揭示：
1. 科学价值：阐明了非应激途径的噪声认知损害机制，提出”噪声-听觉通路-海马突触可塑性”的神经生物学通路，突破了传统应激理论框架。
2. 应用意义：65 dB SPL属于WHO认定的”安全”噪声水平（如办公室环境），本研究警示长期中等强度噪声暴露可能造成隐匿性认知损伤，为噪声防护标准修订提供实验依据。
3. 理论创新：首次证实发育关键期（P9-P56）的噪声暴露可持久改变海马功能，为环境因素影响脑发育提供新证据。
研究亮点
1. 模型创新性：采用结构化噪声（非白噪声）更真实模拟人类环境，建立首个非应激依赖的认知损害动物模型。
2. 多维度证据链：从行为表型、电生理到分子机制形成完整证据体系，特别是发现CaMKII磷酸化异常这一关键分子事件。
3. 转化医学意义：提示当前噪声安全标准可能低估了对认知功能的潜在风险，为城市规划、教育环境设计提供科学依据。
其他重要发现
- 噪声效应具有持续性：行为与LTP损伤在暴露终止后仍维持至少8周
- 特异性靶向DG亚区：作为海马感觉信息门户，DG突触可塑性对噪声异常敏感
- 突触传导效率改变：GluR1总量减少但磷酸化比例不变，提示AMPA受体 trafficking异常而非传导功能改变