2008-04-24

[文摘]鏡像神經元:聽大腦在唱歌

Leonie Welberg撰,SkyorggLee 譯,Fan-Lu Kung 校

鳴鳥(songbirds)利用模仿及學習自其它鳥的歌唱來相互溝通。自從科學家在猴腦中發現鏡像神經元(Mirror Neuron)後,一般咸信這些神經元可能參與調控靈長類動物的模仿行為,或許這也是人類移情作用和語言學習的重要一環。Prather等人發現鳥類也有和鏡像神經元類似的細胞,這些神經元與鳥類學習歌曲的能力有關。

Prather等研究人員記錄了沼澤麻雀在高級發聲中樞(high vocal centre,HVC,為大腦中一特定區域,對學習和產生鳥鳴相當重要)裡單一神經元的活性。當他們播放一隻鳥自己叫聲的錄音時,發現在這隻鳥深入腦部基底核區的HVC神經元(即HVCx神經元)中有一大部份會被活化。有趣的是,每一單一HVCx神經元只對特定一個曲調(亦即這個神經元的主旋律(primary song))有反應,此外,這些神經元的活化反應也只會在這些曲調出現後的某個特定時間發生。

作者還發現HVCx神經元在鳥兒唱歌時也會有所反應,而且這些神經元對其主旋律的反應會特別強烈。當鳥兒歌唱時,HVCx神經元活化所需時間和前述由錄音誘導時相同。也就是說, HVCx神經元對特定曲調不論是在唱的時候或是聽到的時候都會有反應。 有趣的是,當一隻鳥聽到一首歌,並開始唱同一首歌回應時, HVCx神經元就停止了對聽覺刺激的反應,只產生與唱歌相關的神經活性。這表示在歌唱的同時HVCx神經元活性可能是由伴隨放電(corollary discharge註一)而來,而不是從鳥聽自己唱的歌所造成的聽覺回饋。此外這還表示,這些細胞有能力迅速從聽覺轉換到歌唱的’運動’狀態。孟加拉雀(Bengalese finches) 的HVCx神經元反應也有類似的情況,由此可以推測HVCx神經元在聽覺及運動狀態上的反應可能是鳴鳥學習利用不同的叫聲來溝通的一種通用機制。

在大自然裡,鳴鳥可以回應同種鳥類的歌聲。雖然HVCx神經元對隨機挑選的其他沼澤麻雀叫聲的錄音沒有反應,但是如果其他鳥類的鳴叫聲和這些神經元的主旋律有相似聲頻的話,他們確實會有反應。

這些研究結果表示鳥類的HVCx”聽覺到運動神經元”與猴子位於額前皮質的”視覺與運動”鏡像神經元 (註二)極為類似。有研究人員認為人類鏡像神經元可能與語言學習有關, Prather等人是最早提出證據指出生物(至少對鳥類而言)可以利用學習來溝通,而這過程可能真的與鏡像神經元的活化有關的人。

註一:運動神經元訊號”複本”,可能可供在因運動神經元動作造成感覺神經元訊號產生變化時使用
註二:指猴子可以做出一個回應的動作或重新做之前看過的動作。

原文出處:Nature Reviews Neuroscience 9, 163 (March 2008) doi:10.1038/nrn2340
http://www.nature.com/nrn/journal/v9/n3/full/nrn2340.html



譯者筆記:

鏡像神經元最早是在80年代由義大利的神經生理學家Giacomo Rizzolatti等人所發現,他們將電極放在猴子的inferior frontal cortex並紀錄特定神經元與猴子控制手部動作的關係,他們首先發現到有一些神經元是在猴子看別人拿食物的時候會有反應,而且在猴子自己拿食物的時候也同樣有反應。再經過進一步的研究之後發現,在inferior frontal cortex及inferior parietal cortex中大約有10%的神經元有像鏡子一般的特性,故稱mirror neuron。 (圖片來源:wikipedia.org)

參考資料:http://en.wikipedia.org/wiki/Mirror_neuron

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