植入鸟类的记忆体揭示学习的产生机制
605字
2019-11-27 20:01
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火星译客

托德·罗伯茨实验室

研究人员激活了斑马雀的特定脑细胞,以向它们传授它们通常必须听着学的鸣叫。

婴儿时常被人类的语言包围着,他们一直在聆听和学习。最终,他们将声音整合成了“爸爸”或“妈妈”。但仍然让神经科学家们感到难以捉摸的是大脑是如何确切地把这些声音整合到一起的。

为了开始弄清楚这个问题,一个研究小组使用了在研究语言学习方面通常被用来替代人类婴儿的替身:正在学习鸣叫的斑马雀。

“嗯,我们知道了大约有70年了,鸣禽学习鸣叫时,先形成一个关于它们的父亲或其他成年鸟类的鸣叫的记忆,然后它们利用该记忆来指导它们的鸣叫学习。”

来自德克萨斯州德克萨斯大学西南医学中心的神经学家托德·罗伯茨说道。

“长期以来,这个领域一直在致力于弄清楚这种记忆是什么样的,或者它位于大脑里的哪个位置。鸟类的这种学习形式,这种模仿学习类型,非常类似于我们通常采用的类型。尤其是当我们还小的时候,我们就是通过这样的学习类型指导我们的语言学习。”

罗伯茨和他的团队直觉位于大脑感觉区和运动区之间的交界面对于这一过程十分关键,并且他们把注意力集中在了一组叫做NIf的脑细胞上。

“为了切实证明我们的思路是对的,并且我们能确认这一过程,我们认为,要是我们能植入假的记忆体,也许我们能有所进展和观察。”

为了进行实验,研究者们用到了一项叫光遗传的技术。首先,研究员使用一种病毒使鸟类的NIf细胞变得对光敏感。然后他们使用一种闪光式的电极激活了神经细胞,灯闪的每一次脉冲长度对应神经细胞的活跃时长,鸟类大脑神经细胞活动的时长就表示成每一次脉冲时长的记录。

很快,鸟类开始操练它们学到的声音记录,即便它们首先从没真正听过那些声音。这些鸟类开始学唱的鸣叫并不能让它们赢得奖励,但令人惊奇的是,它们将这些鸣叫用在了恰当的社交场合。研究者称,这是人类首次查明了对于产生那种用来模仿声音的记忆十分必要的大脑区域。

该研究刊登于《科学》期刊。[赵文婵等。《指导鸣禽方言学习的记忆体之奠基》]

“这一系列研究将有助于我们开始确认大脑中的哪个区域是用来编入用以指导学习的相关社会经验的记忆的。并且我们知道,人类的若干神经发育病变对这一类型的学习有着切实而深远的影响。”

——杰森·G·古德曼

(上文转录自播客)

关于作者

杰森·G·古德曼

杰森·G·古德曼是一位驻于洛杉矶的科学记者,他已为《科学的美国人》、《洛杉矶》杂志、《华盛顿/邮报》、《卫报》、《BBC》、《对话》杂志等撰写过动物行为、野生动物生物学、对话和生态学等题材的文章,亦助力《科学的美国人》旗下的“60秒科学”播客,也是《科学博客:必备指南》(耶鲁大学出版社)的合作编辑。他乐于通过电视和电台分享有关野生动物的知识,也经常以野生动物和科学对话公开发表演讲。

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