科学家们发现了能够让年轻鸣禽改变音调的大脑区域

哥伦比亚大学的科学家们首次展示了年轻鸣禽的大脑是如何适应它们在成长过程中学习的歌曲的。

这项研究的结果发表在今天的自然神经科学，说明了成长中的大脑具有非凡的灵活性。因为大脑中负责听声音的区域听觉皮层，在鸟对于哺乳动物来说，这项研究可以帮助解释为什么我们很容易学会自己的母语，但却很难学习我们年轻时没有听到的语言。

“我们在婴儿时期学习的语言声音会影响我们今后的听力，而我们的听力也会受到影响声音听起来鸣禽在年轻时听到的声音可能会产生同样的效果，”哥伦比亚大学莫蒂默·b·朱克曼脑脑行为研究所的首席研究员、该论文的资深作者萨拉·m·n·伍利博士说。“通过绘制这些鸟类学习歌曲时的听觉系统，我们希望能破译指导我们学习语言能力的机制。”

没有任何其他动物的交流能与人类语言的复杂性和多样性相媲美。但5000多种鸣禽所唱的颤音、唧唧声和莺鸣声却非常接近。最常被研究的鸣禽种类是斑胸草雀．一只年轻的雄性斑马雀在出生后的头三个月里，它通过听和模仿的方式向父亲学习歌曲。

伍利实验室的博士后研究科学家、该论文的第一作者乔丹·摩尔博士说:“当幼鸟刚开始学习唱歌时，他们的歌声是无结构的，类似于人类婴儿在说话前咿呀学语的方式。”“但当鸟接近成年时，它会复制其父亲歌曲中更复杂的方面。我们对在学习歌曲期间大脑发生的事情很感兴趣。”

在一系列的实验中，dr。摩尔和伍利同时研究了标志性的斑胸草雀和长尾雀，长尾雀是一种在实验室中不常被研究的物种，它的声音与斑胸草雀的表亲非常不同。研究人员检查了大脑细胞构成听觉皮层的神经元，听觉皮层是大脑中负责听声音的区域。

同时监控神经活动研究人员向斑胸草雀和长尾雀播放了歌曲录音。然后，他们播放合成的声音，这些声音是根据每种物种歌曲的特定声学特征设计的。

由此，他们确定了一种神经回路在听觉皮层，细胞的反应变得专门为鸟类学习的歌曲。

“在确定了这个回路之后，我们想了解它的灵活性，”同时也是哥伦比亚大学心理学教授的伍利博士说。“随着时间的推移，这一回路是如何随着鸟的学习和成熟而变化的?”这些变化是如何将鸟的生物学和经验与它的导师唱的歌结合起来的?”

为了找到答案，研究人员将这两种鸟类的蛋放在第三种鸣鸟——孟加拉雀的巢穴中。然后，研究小组就可以评估这些杂交培育的斑马和长尾雀(现在由孟加拉雀抚养)是否学会了它们养父的歌曲。

“事情就是这样，”伍利博士说。“幼斑马和长尾雀开始像它们的孟加拉雀养父一样唱歌，忽略了它们生父的歌声，我们把生父放在房间的另一头，所以它们仍然能听到。”

交叉培养的鸟类的听觉神经元对孟加拉雀的鸣叫反应比学习了同类鸣叫的鸟类的神经元反应更强烈。这些神经元对孟加拉雀鸣叫的声学特征表现出专门的调整。这表明，鸟类对歌曲的选择性是由它们学会的歌唱方式决定的，而不仅仅是它们所属的物种。

虽然斑马和长尾雀非常擅长模仿孟加拉雀的鸣叫，但它们确实表现出了一些局限性。他们很容易地复制单个的声音或音节，但他们从来没有完全掌握他们养父母的语法。首歌．Drs。摩尔和伍利博士目前正在调查这一现象的原因。

虽然研究的重点是鸟类，但今天的研究也为人类的语言和语言提供了有趣的见解。

“把一个5岁的孩子从马德里搬到纽约，一个月内她的英语就能说得近乎流利。与此同时，她的父母可能会努力跟上，”伍利博士说。“为什么?年轻人非凡的适应能力大脑是我们正在积极努力了解的事情。”

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