科学美国人60秒:为鸟类植入记忆揭示了学习原理

这里是科学美国人——60秒科学。我是杰森·古德曼。
婴儿总被人类的语言所包围，他们一直在倾听和处理这些语言。最终，他们将不同的声音组合起来，说出“爸爸”或“妈妈”。但对神经科学家来说，大脑到底是如何将这些声音组合在一起的，仍然是个谜。
为了解决这个问题，一个研究小组找来了人类婴儿在语言学习方面经常使用的替身：学习鸣叫的斑胸草雀。
“大约70年前我们就已经知道，鸣禽通过听其父亲或其他成年鸟的鸣叫来形成初次记忆，以此学习歌唱。之后他们用这些记忆来指导歌唱学习。”
得克萨斯州西南医学中心的神经科学家托德·罗伯茨说到。
“此领域的一个长期目标是，试图弄清这种记忆如何在大脑中形成或确定其在大脑中的位置。这种学习形式，鸟类进行的这种模仿学习，非常类似于我们经常采用的学习类型——特别是我们年轻时，会用这种学习类型指导语言学习。”
罗伯茨及其团队预感到，大脑感觉区和运动区之间的界面是这一学习过程的关键，他们将注意力集中在一组名为NIf的脑细胞上。
“为了证明我们是对的，并且能识别出这些回路，我们想或许可以试试看能否植入假记忆。”
为此，研究人员使用了一种被称为“光遗传学”的技术。首先，他们用病毒使鸟类“Nif”脑细胞上的神经元对光敏感。然后，他们用微小电极做闪光灯，刺激神经元。每个光脉冲的长度与神经元点火的时间量相对应。而鸟类大脑将这个时间段解释为每个音符的长度。
很快，鸟儿开始练习它们学到的音符，尽管它们起初从未真正听过这些声音。这些鸟刚开始学的歌不会带来任何好处。但令人惊讶的是，鸟儿在正确的社会环境中产生了这些歌。研究人员说，这是人类首次准确找到大脑中产生模仿声音所需记忆的部分。这项研究发表在《科学》期刊上。
“这系列研究将帮助我们，开始识别大脑中哪个区域将指导学习的相关社会经验编成记忆。我们知道，人类有几种神经发育障碍对这种学习类型有着非常深远的影响。”
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