鸣禽揭示大脑回路和学习

通过研究鸟类如何掌握歌曲用于求爱,杜克大学的科学家们发现,大脑区域参与规划和控制复杂的声音序列也可能需要记住听起来声音模仿作为模型。

在一篇出现在2012年9月出版的《华尔街日报》自然神经科学杜克大学和哈佛大学的研究者们发现男性斑马雀的模仿发音的学习习惯查明在鸟类大脑回路是必要的学习他们的歌曲。

知道哪个大脑回路参与模仿学习可能对诊断和治疗产生更广泛的影响人类的发展障碍,研究人员说。这一发现表明,同一电路用于声音控制还参与听觉学习,提高声乐的可能性电路在我们自己的大脑也帮助听觉编码经验重要讲话和语言学习。

“鸟类学习他们的歌曲在生命早期通过聆听和记住他们的父母或其他成人之歌鸟导师,在过程类似于人类如何学会说,”托德·罗伯茨说,博士,这项研究的第一作者,杜克大学神经生物学博士后。“他们的形状声音匹配或复制导师的歌。”

一个年轻的男斑胸草雀罗伯茨说,他的歌在两个阶段——学习记忆和实践。他说,学生可以快速记住一个成年人导师之歌,但可能需要练习唱歌在45天内多达100000次为了准确地模仿老师的歌。

在研究过程中,语音识别软件是配合光遗传学、遗传学和光学技术相结合来控制电活动的神经细胞,或神经元。使用这些工具,研究人员能够争夺大脑信号协调小套在年轻的鸟的大脑神经元几百毫秒时听他的老师,使他们能够测试哪些大脑区域重要的学习过程。

这项研究的结果表明,一首歌pre-motor地区学生的大脑中两个不同的角色。它不仅控制学习声乐的执行序列,它还帮助编码信息当学生听他的导师,罗伯茨说。

“我们了解我们的一些最有趣的行为,包括语言、语音和音乐,听一个适当的模型,然后效仿这种模式通过强化练习,”资深作者理查德·穆尼说,博士,神经生物学教授和杜克大学脑科学研究所的成员。“传统观点认为,随后两步sequence-listening电动机rehearsal-first模型涉及到激活的大脑区域重要的听觉处理。这是后几天,几周,甚至几个月后的激活大脑区域重要的电机控制。”

“在这里,我们发现一个大脑区域的运动控制是至关重要的歌也有至关重要的作用,帮助导师的听觉学习歌曲,“穆尼说。”这一发现提出了一个可能性,运动规划和控制电路重要演讲在我们的大脑中也扮演着重要的角色在听觉学习语音的早期阶段。”This brain region, known as Broca's area, is located in the frontal lobe of the left hemisphere.

研究运动回路的影响作用大脑和表明,这些地区是重要的目标时要考虑评估影响演讲的发育障碍,语言和其他模仿行为在人类中,罗伯茨说。