斑胸草雀(圖:Flickr/Michael Lawton)

在成長的階段,嬰兒能透過模仿父母說話的聲音而逐漸學會語言,而大腦如何將這些資訊存取在神經網路內,仍然是一大謎團。日前,美國德州大學西南醫學中心(UT Southwestern)研究團隊成功以植入記憶的方式教導鳥類唱歌,為此問題的研究跨出了重大的進展。

植入記憶

研究團隊選擇以斑胸草雀(zebra finches)進行研究,因為這種鳥類與人類的語言能力發展過程有許多相似處,同樣是透過聆聽父母的聲音來記住音節。在研究中,團隊使用光遺傳學(optogenetics)技術來控制大腦的活動,並將實驗鳥從未學習過的音節記憶植入大腦的兩個區域。研究團隊以光照刺激神經長度來代表該音節的持續時間,將這些資訊植入斑胸草雀的大腦中。僅藉由這些資訊,實驗鳥就成功學會了研究團隊設定的歌曲。

此研究的負責人托德·羅伯玆博士(Todd Roberts)表示:「我們沒有教給牠所有的資訊,僅僅是歌曲中每個音節的持續長度而已。在實驗中我們測試的兩個大腦區域也只是整個謎團中的一部份而已。如果我們找到其他路徑,就能教一隻鳥唱歌而完全無需父母的介入。但要做到這點,我們還有很長的路要走。」

兩個重要的大腦區域

研究團隊發現,在語言學習過程中,兩個重要的大腦區域是 Nlf 與 HVC。在研究過程中,團隊透過光遺傳學技術操控 Nlf 傳送訊息至 HVC 中。羅伯茲博士發現,音節相關的記憶除了會在 Nlf 區域形成外,也會傳送至大腦其他部分存放。因為即使將已學會這些音節的斑胸草雀其兩區域的神經溝通路經中斷,仍然能唱出植入音節的歌曲。

未來發展

羅伯玆博士表示團隊接下來將會進一步檢驗,是否有大腦的其他區域也會傳遞訊息至 HVC,希望能更了解此種語言學習記憶的形成過程。

雖然此研究結果目前無法用於治療病患,但仍為後續研究者提供可靠的線索,以便深入了解自閉症或其他病症在大腦內如何影響語言障礙患者的語言狀況。羅伯玆博士進一步表示:「人類大腦的神經網路遠比鳥禽的大腦複雜,但我們的研究能提供相關線索來進行神經發展障礙(neurodevelopmental)的研究。」

參考資料:

  1. Implanted memories teach birds a song. (2019, October 3). ScienceDaily
  2. Zhao, W., et al., (2019, October 4). Inception of memories that guide vocal learning in the songbird. Science DOI:10.1126/science.aaw4226
You May Also Like

天文學家首次觀測到被超大質量黑洞高速拋出的星體

卡內基美隆大學麥克威廉姆斯天文研究中心(Carnegie Mellon University’s M…

現代人類早就存在於43,000年前的歐洲,他們甚至還有尼安德特人的基因

大約50,000年前就離開非洲 在《自然生態與進化》上發表的一篇文章中,有一組國際研究人員團隊分析了…

地球工程計畫被迫宣告終止!專家痛批請「謹慎」追求該技術

以活性氣霧劑作為考察重點 為了避免氣候變化達到惡化的影響,科學家們都想為地球做一些努力,在過去多年以…

蜜蜂具有基本加減運算的能力,並能理解零的概念

儘管蜜蜂的大腦只有不到 100 萬個神經元,但一項研究指出,蜜蜂具有理解基本數學加減運算的能力,這表…

科學家在兩塊隕石中發現比太陽系更古老的物質

今年一月,一組研究團隊在一顆於 1969 年撞擊澳洲的隕石中,發現了年代約 50 到 70 億年的塵…

神經科學家發表的最新觀點認為:我們的意識是由腦神經元所釋放的電波而形成的

電波活動由神經元來協調人類意識 神經科學中發現了一個不尋常的新觀點,也就是我們的意識是由神經元放電時…