2008-06-24

[報導]鏡像神經幫助鳥唱歌時保持音準

Greg Miller 撰,Bronte Jiun Hong Chen


十年前發現的鏡像神經(mirror neurons),在神經科學領域內持續廣為討論至今。最初是以猴子為實驗對象,發現當猴子伸出手或是看到其他猴子做出相似的動作時該神經細胞就會發出反應。在腦部意像(Brain-imaging)研究發現,人腦中在多種情況下亦有相似的神經活動,推測鏡像神經細胞會參與知覺、學習、以及移情作用(Science, 13 May 2005, p. 945)



使人振奮的曲調 溼地麻雀的鏡像神經元在鳥鳴的時候活化,及聽到特定的鳥鳴也會活化。
CREDIT: (IMAGE) ROB LACHLAN; (TRACES) SOURCE: J. F. PRATHER ET AL., NATURE (2007)

在「自然」雜誌,研究人員描述當鳴鳥鳴唱或聽到其他的鳥鳴唱了和他自己相似的音調,其鏡像神經細胞就會發出反應。這個發現或許開啟一新的途徑來解釋會鳴唱的鳥是如何學習並且持續唱出他們複雜的音調 這是除了人類語言外,極少數動物擁有學習而來的溝通能力。有些學者認為此結果或許可以擴大解釋。


義大利帕瑪(Parma)大學的神經科學家Pier Ferrari說:「這是第一次在靈長類以外的物種發現鏡像系統」,他目前正參與最初以猴子研究鏡像神經細胞實驗的研究團隊,他認為鏡像神經細胞也許可視為「脊椎動物腦的基本特徵」,至少在某些物種,鏡像神經一開始幫助動物磨練牠們的動作,最後吸收學習成為更複雜的能力,譬如瞭解其他動物的相似行為。


神經科學家Jonathan PratherRichard Mooney,以及他們在杜克(Duke)大學的同事,在新的實驗中發展了一款特別輕質的設備,將它綁在溼地麻雀的頭上,以便記錄下當鳥鳴唱時,以及聽到錄音的鳴唱時個別腦神經的活動。研究學者確認當鳥類鳴唱某特定的音調時,位於前腦調節歌唱功能的腦部特化區域,稱為HVChighly vocal center)的神經元會發出持續一致的反應。(溼地麻雀一般可鳴唱幾種不同的音調)。當一特殊的音符出現在鳴唱間,會有腦神經細胞發出反應。當研究人員由音效系統播放該鳥類自己的音調時,只要特定的音符出現時,相同的神經細胞都會發出反應。有些時候這些神經細胞對於其他的溼地麻雀的鳴唱也會有反應,只要在那音調裡含有類似的音符。Mooney的研究團隊也發現另一種會鳴唱的鳥 - 孟加拉山雀(Bengalese finches)的HVC神經細胞有相同的反應。


伊利諾州芝加哥大學(University of Chicago in Illinois)鳥類鳴唱的研究學者Daniel Margoliash說:「這些是極度困難的實驗!」。他說杜克大學研究團隊的發現是令人興奮的,因為他們對於HVC神經元的研究可能協助解釋,鳥類是如何終其一生維持牠們複雜且有特色的音調。他說,他說,這些神經細胞在鳥類想鳴唱時,可負責經由聽覺所聽到的自己鳴唱。對於成鳥,這樣的比較對維持牠們的音調是必要的;對於幼鳥,這樣的比較對於初次學習鳴唱也是相當重要的。


Mooney說,HVC神經細胞或許可以幫助鳴唱的鳥類解讀其他鳥類的聲音。公的溼地麻雀會來回反覆的鳴唱來宣示牠的領域,當聽到其他的競爭對手鳥類的音調與自己的相似時,會活化某些HVC的神經細胞。這可以幫助鳥類比較其競爭對手的音調和自己的音調,並且找到適當的音調來反擊回應。



原文出處:Science, January 18, 2008

http://www.sciencemag.org/cgi/content/full/319/5861/269a?rss=1

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