大脑神经回路在songbird学习声乐的编码表示声音的位置
(bob游戏医疗Xpress)尽管不到一个核桃大小的一半,重1克,songbird的大脑完全有能力生成复杂的学习行为。鸣禽是为数不多的几个组的其他动物比人类,实际上学习声音用于口头沟通,因此很吸引人的研究。
在人类类似语音习得的过程,在鸣禽声乐学习需要一段时间的感觉运动期间集成在生命早期评估通过的声音听觉反馈和逐步完善,以达到准确模仿的“导师”,如父母。具体来说,听觉反馈的声音喋喋不休(听力自产叫声)相比,神经记忆老师的声音为了正确匹配的生产这些声音。
一个主要的问题对声乐学习的机制是:什么神经回路进行比较的听觉反馈神经表示老师的声音听起来?
像一个人类的婴儿,一个少年songbird必须首先听取和记住老师的声音听起来(成人自己的物种)的成员。听觉记忆的声音听起来就是一个模板,因为它形式的模式从听觉神经表示必须翻译成一个运动项目,使声带肌肉模仿这些声音。一旦学会了这个模板的记忆,一个少年songbird听自己的听觉反馈,大约一个月前,然后实践逐渐改变无组织的“胡说”听起来到副本的导师的声音。
听到一个成年人导师产生声音听起来一个特定时期的发展是至关重要的。
“没有,你会罢工,”Bottjer说。“鸣鸟和人类,第一个学习的基础是拥有正确的听觉经验为了记住的声音。”
尽管如此,发现神经轨迹模板的听觉记忆在大脑中仍是一个难以达到的目标。
在最近的一次突破,Bottjer的实验室位于神经签名songbird大脑记住了老师的声音通过研究前的外侧magnocellular核neostriatum (LMAN)——地区songbird的皮层大脑学习的关键。令他们吃惊的是,LMAN地区包含两个亚区,一个核心的大神经元直言不讳的生产,和周围的壳较小的神经元。的核心和壳地区LMAN产生平行电路通过基底神经节和回皮质架构,适合比较当前声音的反馈生产的模板记忆导师的声音。
Jennifer Achiro Bottjer的实验室的神经学博士生,想知道LMAN壳地区的功能可能会执行这个比较器函数。她和Bottjer假设相比,并联电路由壳牌地区某种听觉反馈的电流声音行为模板记忆以达到一个精确的模仿。如果是这样,那么shell的电路LMAN应该包含神经表示当前声乐行为(胡说)和目标的行为(记住了老师的声音)。Achiro记录并研究了超过1000个单个神经元的活动在鸟类听电池不同的声音。
“我们发现本地区任何神经元选择性的调教师听起来或者鸟的发声但不是两个,“Achiro说。“单个神经元从未回应声音喋喋不休的声音和导师的声音。这是一个或另一个。”
“这些数据支持的假设shell次区域LMAN至关重要的声乐学习通过比较产生的声音的模板记忆老师的声音,“Bottjer补充道。
Bottjer Achiro相信神经元响应只记住了老师听起来作为一个过滤器:少年鸟类偶尔产生类似的声音足以导师声音激活tutor-tuned神经元,这将使这些神经元作为一个过滤器的正确匹配当前声乐生产模板记忆。此外,反馈tutor-similar牙牙学语的声音(即。,足够密切匹配导师歌)激活tutor-tuned和babbling-tuned壳牌同时神经元。他们预测这两种类型的神经元会收敛下游某处完成的比较过程。
人类语言还需要听觉体验的发展关键时期记忆的声音听起来和auditory-motor集成需要模仿这些声音发生。在许多人类语言障碍,神经发育方面的这个过程被中断。
自闭症和妥瑞症,例如,涉及在社会交互和赤字口头沟通。口吃的人来说,它是自己的听觉反馈的神经处理严重中断,通常早在声乐学习。涉及cortico-basal ganglia电路类似于电路Bottjer和Achiro在鸣禽学习。
“人类和鸟都是匹配自己的早期声音声音的听觉记忆的神经表征,”Bottjer说。“这编码和一体化进程
在无序的人很可能会中断演讲,我们可以开始了解这个通过研究songbird大脑。”These studies are yielding basic information regarding fundamental mechanisms of neural development and learning. This type of "basic-science" research advances our understanding of normal brain functioning, especially the enhanced learning capacity of juvenile brains, and forms a foundation for understanding etiologies for a wide spectrum of neurodevelopmental disorders.
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