Science：经过植入记忆到年夜脑中让鸟类学会唱歌

2019年10月5日讯/BIOON/---植物是经过模拟行动来进修的，比方当植物宝宝模拟其母亲的措辞声响，或许年老的雄性斑胸草雀（zebra finch）模拟年长的雄性导师（平日是其父亲）的求偶之声。在一项新的研讨中，来自美国德克萨斯年夜学东北医学中间的研讨人员肯定了草雀用来进修鸣叫音节长度的神经回路，随后应用光学把持这种神经回路，构建出一种毛病的记忆供幼鸟用来收回它们成年时的求偶之声。相干研讨成果揭橥在2019年10月4日的Science期刊上，论文题目为“Inception of memories that guide vocal learning in the songbird”。

图片来自UTSW。 美国约克学院生物学家Dina Lipkind（未介入这项新的研讨）说，“为了从不雅察中进修，你必需发明出或人做对了某件事的记忆，然后应用这些感到信息来引诱你的活动零碎来进修若何履行该行动。我们真的不晓得这些记忆是在哪里和若何构成的。”这些作者们“处理了这个进程的第一步，即你若何构成随后将指点你履行该行动的记忆。”

论文通信作者、德克萨斯年夜学东北医学中间神经迷信家Todd Roberts说，“我们最后的目的其实要平和得多。”最后，Roberts试验室的研讨生Wenchan Zhao着手测试在年幼草雀与雄性导师（即下文中的年长鸟类）互动时，毁坏这种神经运动能否可以阻断这种鸟类构成交互记忆的才能。她应用光线把持经由基因改革后对一个年夜脑回路中的光线照耀敏感的细胞，个中已知这个年夜脑回路介入幼鸟歌声进修。

当这些年幼草雀与它们的年长鸟类一路渡过光阴时，Zhao经过往这些鸟类的年夜脑中照耀光线来激活这些经由基因改革的细胞，与此同时，作为对比的年幼草雀单独一人生涯着。随后，她留意到这些所谓的对比鸟类收回的歌声不同凡响----不只分歧于从未见过年长鸟类的年幼鸟类收回的歌声，并且也分歧于与年长鸟类互动的那些年幼鸟类收回的歌声。

Roberts说，一旦Zhao和她的同事们听到了不平常的歌曲，他们决议“测试这种神经回路中的运动能否足以植入记忆”。

这些研讨人员用50或300毫秒的光遗传脉冲持续五天安慰年幼鸟类的神经回路，在这段工夫里，它们平日会与年长鸟类互动，但没有成年雄鸟在场。当这些年幼鸟类长年夜后，它们会唱与它们承受光照的工夫相分歧的成年求偶歌曲。那些承受短脉冲光线照耀的年幼鸟类在长年夜后唱歌的声响继续约50毫秒，而那些承受扩大脉冲光线照耀的年幼鸟类在长年夜后会坚持更长的音符。某些歌曲功效（包含音高以及歌曲中和声响节的喧闹水平）似乎并未遭到光遗传学操作的影响。作为另一个测量目标，熵（entropy）近似于通讯中携带的信息量，它在正常承受年长鸟类指点的年幼鸟类和那些承受50毫秒光脉冲照耀的年幼鸟类之间是无法区分的，然则在承受年长鸟类指点的年幼鸟类唱的歌曲中的熵要年夜于单独生涯的年幼鸟类和那些承受300毫秒光脉冲照耀的年幼鸟类唱的歌曲中的熵。

固然对这种神经回路的把持影响了草雀歌曲中声响的继续工夫，然则其他的唱歌行动要素（包含唱歌呈现的工夫表，鸟类演习的频率以及它们最终在何种社交场所应用这些歌曲）都相似于那些从成年鸟类进修的年幼鸟类。

这些研讨人员随后肯定当这些年幼鸟类在与唱歌的年长鸟类互动的同时遭到光安慰时，它们在成年时唱的歌曲更像那些仅遭到光安慰的年幼鸟类，这标明光学安慰可以取代年长鸟类的指点。

当这些研讨人员在年幼鸟类碰到它们的年长鸟类之前毁坏这种神经回路时，它们没有测验考试模拟成年时的求偶歌曲。然则假如这些年幼鸟类的这种神经回路在蒙受毁坏之前，它们无机会与年长鸟类互动，那么它们在进修歌曲方面就不会有成绩。这一发明指出了这种神经回路在构成发声工夫的初始记忆中起着至关主要的感化，但在历久存储记忆方面却没有发扬感化，是以它可以用来指点歌曲的构成。

Roberts告知《迷信家》杂志，“我们可以植入的是有关鸟类想要测验考试进修若何唱歌的音节继续工夫的信息。”但他说，鸟类在进修歌曲时还须要留意很多其他的特点，包含音高，以及若何将音节按准确的次序陈列。下一步是肯定携带其他信息类型的神经回路，并研讨编码这些记忆的机制和它们在年夜脑中的贮存地位。

美国芝加哥年夜学神经迷信家Sarah London（未参与这项新的研讨）赞成这项研讨中应用的战略可以作为模板，用来区分学到的歌曲的其他特点从何而来。不外，她说，从更普遍的意义上讲，这项针对鸣禽展开的研讨与我们对进修和记忆懂得的更宽广远景相干联在一路。

她说明说，歌曲进修“是一种庞杂的行动，须要多个年夜脑区域在历久的发育进程中调和它们的功效。无论若何，年夜脑在变更，最主要的是年夜脑的行动也在变更。”她弥补说，研讨斑胸草雀唱歌的发生可以深化懂得“成熟的神经回路若何遭到情况的影响”，包含年夜脑的外部情况和内部社交情况。“这是一个真正共同的机遇，不只是对歌曲而言，也不只是对说话而言，并且对在更年夜的配景下的进修而言---孩子们试图懂得并采取合适他们的工夫和所在的行动形式。”（100医药网 100yiyao.com）