白宫基金songbird研究声乐学习的解开谜团

年轻的女歌手唱一个错综复杂的旋律从笼子里,试图回应交配歌从父亲那里听到很多次。

一组科学家附近监视器屏幕上显示有节奏的鸟的大脑细胞的活动,一个非常详细的神经插图雄性斑胸草雀的回忆的记忆这首歌。

简单地说,科学家们观察和有时帮助大脑学习。

使用一系列广泛的技术不常用在一个实验室,Peter O’donnell Jr .大脑研究所正在进行一项研究由白宫的签名大脑活动期间了解大脑功能的研究项目声乐学习。通过映射的神经过程作为鸟类交配学习歌曲,科学家们希望有一天能够利用这些知识针对特定基因在孤独症患者中断演讲或其他神经发育的条件。

“斑马雀是一个伟大的模型系统,因为他们学习一种发声年轻时他们完美的度过青春期。我们实验室研究的神经回路,让他们学习这种行为年轻时和熟练地维护它作为成年人,”托德·罗伯茨博士说,他负责songbird实验室和与O ' donnell大脑神经科学助理教授研究所UT西南医学中心。

一种不同的方法

罗伯茨博士的研究提供了一个罕见的广泛的任务和基本元素理解人类的大脑。

尽管许多动物研究涉及的老鼠几乎相同的一组基因人类一个需要不同的方法来研究声乐学习,因为大多数哺乳动物不通过模仿学会发声的人做的。鸣鸟更有效,因为他们分享我们的许多声乐的发展阶段:在生命早期斑胸草雀听到父唱,最后记住笔记和练习成千上万次之后他们学会复制行为。

但是这种学习如何发生?出错时大脑的什么鸟不能学这首歌吗?罗伯茨博士是使用最新的大脑成像,光遗传学发现。

大脑控制

的大脑活动资金是100000美元吗研究罗伯茨博士是实现多种技术来研究神经元如何重新连线在声乐学习。

这种努力的一个主要部分包括传感器,结合光遗传学和细胞活动相对较新的科学工具允许科学家们监测和控制的大脑活动。通过激活光敏蛋白质斑马雀罗伯茨博士团队照明组神经元学习他们如何在声乐学习和直言不讳的生产函数。

科学家们还可以使用optogenetic蛋白质控制电路在大脑深处,本质上帮助这只鸟学习一首歌共享的特定部分的父亲。例如,当斑胸草雀打错了注意,一台计算机可以激活特定的大脑的神经元来调整未来的表演这首歌。

罗伯茨博士的研究正在努力把这些技术和多重成像方法同时观察和控制神经活动。在双光子显微成像方法,它允许科学家同行内鸟类的大脑的神经元在行动学习歌曲。

“我们已经把光遗传学和成像,”罗伯茨博士说,托马斯·o·希克斯学者在医学研究。bob88体育平台登录

人类的相似之处

斑胸草雀之间的桥梁的研究和新的治疗神经发育条件是令人鼓舞的,但长——许多路径的科学家正在理解大脑是如何工作的。

不过,罗伯茨博士是乐观的,他的实验室可以做出重大贡献,指出人类的许多相似的基因和鸣禽与声乐学习。两个分享FoxP家族的基因,例如,在演讲中,扮演重要角色的鸟鸣声和神经发展。

罗伯茨博士的研究涉及到退役工作的一部分,把一个类型的FoxP基因,使鸟学习歌曲。具体地说,他希望了解如何有效地学习声乐发展后可以恢复中断学习歌曲。

“目标是最终使用本研究开发语言障碍患者的治疗策略,”他说。“干预的最佳时间是什么时候,可以在以后的生活中或有敏感期在生命的早期,需要考虑?”

回答这样的问题似乎并不可行甚至几年前,罗伯茨博士说。但是最近的技术进步和增加了大脑的意识进入主动扩大的可能性。

“再次感谢神经回路背后的学习复杂的交际行为,”罗伯茨博士说。“songbird可以提供新的见解大脑组织和如何实现这种类型的学习。”