学生的大脑认可了完美的老师

2018年12月26日14:18:42 发表评论
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青少年通过模仿成年人来学习许多重要的行为。但是年轻的学习者对于他们复制的人有选择性,而科学家们并不了解他们如何选择合适的教师。年轻…

青少年通过模仿成年人来学习许多重要的行为。但是年轻的学习者对于他们复制的人有选择性,而科学家们并不了解他们如何选择合适的教师。

年轻的雄性斑胸草雀必须学会复制成人导师的歌曲,以便最终吸引配偶。研究人员已经知道,青少年不会复制通过扬声器播放的歌曲或其他种类的鸟类演唱的歌曲。现在,杜克大学科学家的研究结果显示了少年鸟如何找到合适的老师。

该研究于10月17日早些时候在“自然”杂志上发表,研究显示,在一位唱歌导师附近激活了幼鸟大脑的社交区域和负责少年唱歌能力的大脑部分之间的联系。如果这些连接未被激活,则年轻的雀鸟无法复制导师的歌曲。

“在人类中很明显,能够学习像语言这样的物种特定行为非常重要,”神经生物学教授George Barth Geller的理查德穆尼说。“Birdsong是动物世界中极少数例子之一,通过模仿而不是基因遗传,行为从一代传到下一代。”鸟类像我们一样学习“语音”这一事实使研究人员有机会利用动物来研究年轻学习者如何记住别人的行为,然后最终学会模仿这些行为。

研究人员将他们的工作重点放在雀科大脑的两个区域。第一个是皮质对于唱歌必不可少的部分,有点像人类大脑中的布罗卡区域,这对于言语至关重要。第二个是针头大小的区域,称为导水管周围灰色或PAG,其中包含一组释放多巴胺的神经细胞,并且在小鼠中对其他小鼠有反应。在雀科中,这些分泌多巴胺的PAG神经元会发出长尾纤维,这些纤维在歌曲皮质中结束。

在以前没有见过导师的幼鸽中,研究人员发现PAG神经元在有成年男性唱歌的情况下点亮了活动,但是当少年遇到安静的男性或成年女性时,他们没有唱歌,或者听到斑马雀的歌曲在一个扬声器上播放。即使在导师停止唱歌之后,青少年PAG中的活动也持续了一段时间,这意味着神经元可能会对声音以外的其他东西做出反应 - 可能是老鸟的社交暗示。事实上,关闭青少年的PAG会导致他们忽视他们的导师,这表明这个大脑区域会影响年轻雀科识别和照顾合适导师的能力。

数十年来,科学家们已经知道斑胸草有一个敏感的歌曲学习时期。如果少年在60天之前没有遇到合适的导师,他们就会长大唱出比他们从导师那里学到的歌曲简单得多的歌。值得注意的是,这些简单的歌曲对女性的吸引力要小得多,使未受过教育的鸟类在交配时处于严重的劣势。

“如果这只鸟超过一定年龄,那么它就很难向其他鸟类学习,”穆尼说。“这直接类似于人类语音学习的敏感时期。鸣鸟可能会因为学习讲法语的能力而逐渐失去学习导师歌曲的能力。”

当研究人员在敏感时期阻止PAG大脑区域与歌曲皮层通信时,幼鸟长大后会唱出非常简单的歌曲,好像它根本没有听过任何导师。但是,在学生与导师的每日课程之后阻止这条路径并不会影响其复制旧雀科歌曲的能力。

当研究小组通过扬声器播放成年雄性斑胸草雀歌曲时,激活了释放多巴胺的PAG区域,即使那里没有真正的鸟类,少年鸟也复制了这首歌。

穆尼说,多巴胺对于学习非常重要,这可以通过外部奖励来加强,例如金钱或糖果。因为鸟类中的这种途径涉及相同的分子,所以对于学生来说,遇到合适的老师可能会作为自己的奖励。

展望未来,穆尼和他的团队将调查这组细胞如何影响其他行为,特别是求爱行为。

“一个想法是,这种多巴胺途径有助于年轻的鸣禽识别和内化成年男性求爱行为的适当例子,”穆尼说。“然后,当瞳孔长大成人时,同样的途径被招募来'回忆'那种行为,让他有效地吸引附近的女性。”

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