唱小鼠的研究表明,哺乳动物大脑如何实现对话
通过研究哥斯达黎加云森林的小鼠歌曲,研究人员发现了一个脑电路,可以使对话的高速回音。
研究物种的雄性,阿尔斯顿的唱歌小鼠(Scotinomys Teguina),制作带有近一百个听觉音符的歌曲。研究作者说,他们通过轮流唱歌来挑战竞争对手,就像说话的人类一样交替。相比之下,标准实验室小鼠会产生超声波声音,而无需显而易见的交流。
因此,由纽约大学医学院研究人员领导的新研究通过采用新型哺乳动物模型来启动一个新领域脑发声转弯的次级精度背后的机制。
“我们的工作直接表明了一个叫做大脑区域运动皮层这些小鼠和人类都需要进行声音互动,”纽约大学医学院神经科学副教授迈克尔·朗(Michael Long)说。
“如果我们要为许多失败的美国人设计新疗法,我们需要了解我们的大脑如何立即使用近一百个肌肉来立即使用言语答复,这常常是因为自闭症或中风等疾病,例如中风,例如中风,”说久了。
在线发布作为封面故事科学3月1日,研究发现,大脑区域这告诉肌肉创建音符,电动机皮层中的单独电路可以快速开始并停止在声乐伙伴之间形成对话。
“通过隔离声音生产和控制电路,Evolution为唱歌小鼠的大脑提供了紧密的声乐控制,在板球交流,鸟二重奏和可能的人类讨论中也可以看到,”。,朗实验室的博士后学者。
他说,尽管自然界中的声音交流无处不在,但在神经科学中,没有合适的哺乳动物模型进行研究。在新报告之前,来回研究这一来源的主要模型是Marmoset,这是一种灵长类动物,其对话转弯比人类的演讲,并且不太可能是由于对感觉线索的快速肌肉反应(例如运动皮质回路)而产生的。
社交歌曲不同
研究小组发现S. Teguina歌曲 - 随着歌曲的进行,随着歌曲的进行而演变的音符,随着老鼠不得不“弯曲和打破歌曲”进行交谈,在社交场合发生了变化。歌曲图案与肌电图进行的读数之间的紧密联系,该连接在大脑产生肌肉收缩时捕获电信号,使团队能够确定大脑中心和歌曲肌肉之间的关系,而两只小鼠则协调他们的反应。
与过去的研究结果相反,研究人员发现,位于运动皮层前部的功能性“热点”(口感皮层或OMC)调节的歌曲正时正常。
为了研究这些专门的大脑回路对社交唱歌的贡献,该团队使用多种技术(包括在歌曲中冷却OMC的设备)干扰了小鼠的皮质区域。Long在研究与言语有关的人脑电路时帮助了冷却技术。
研究作者说,这称为焦点冷却,是一种安全的方法,可以减慢发声节奏而不改变单个音符的音调,音调或持续时间。他们认为,在声音发电和定时功能之间观察到的功能分离,该等级制度使与社会相关的交流成为可能。
向前迈进,研究人员已经在使用其小鼠模型来指导人类大脑中语音电路的相关探索。通过了解有助于吸引两个大脑对话的活动,他们可以寻找当疾病干扰沟通时出现问题的过程,并有可能激发许多疾病的新疗法的发展。
纽约大学医学院的纽约大学神经科学研究所和耳鼻喉科系的长期研究作者是联合首先的作者Arkarup Banerjee和Daniel Okobi JR以及Andrew Matheson。这项工作是与德克萨斯大学奥斯汀分校大脑,行为和进化中心主任史蒂文·菲尔普斯(Steven Phelps)合作完成的,他的实验室开创了研究唱鼠标在实验室和领域。一些作者也是纽约大学神经科学中心的成员。
进一步探索
“精确的声音时序需要皮质控制,”科学(2019)。science.sciencemag.org/cgi/doi…1126/science.aaw5562