鸣禽锡嘴雀(Coccothraustes coccothraustes)发声中枢的定位研究

用常规组织学,HRP 逆行示踪,电生理等方法确定了鸣禽锡嘴雀控制发声的神经核团及这些核团的定位坐标值。锡嘴雀控制发声的神经通路由四级神经核团组成。位于端脑上纹状体腹侧的尾部区域(HVc)是控制鸣禽发声的高位中枢,它发出的神经纤维投射到端脑原纹状体腹内侧的粗核(RA),由 RA 又发出两束纤维,分別投射到中脑丘间核(ICo)和延脑的中间核(IM)。左右侧发声控制神经通路并非严格单侧性,每侧气管鸣管肌群分別受双侧发声中枢的交叉控制。中脑 ICo 在控制发声行为中具有相对独立性。各级发声核团的定位坐标值为,HVc∶p1.3,L/R2.4,H0.8;RA∶1.4,L/R3.2,H6.0;ICo∶p0.3,L/R2.6,H8.5:IM∶P3.1,L/R1.0,H∶7.8。     

鸣禽与人类发声器官及发声行为神经控制通路的比较

与人类语言学习或形成一样,鸣禽鸣唱也是一种发声学习行为,二者具有一定的相似性,例如发声学习过程均需听觉反馈的参与,幼年期具有更强的发声学习能力,可对复杂的声学结构和音节序列进行控制等。尽管鸣禽和人类的发声器官在结构上有很大差异,但二者发声的物理机制仍表现出很强的相似性。虽然相比于其他哺乳动物,鸣禽和人类的亲缘关系很远,但通过对比发声行为产生的基础通路——脑干先天发声控制通路,以及与发声学习相关的更高神经水平的发声运动和学习通路脑区位置、相互联系、功能及基因表达谱,提示鸣禽鸣唱和人类语言的神经控制具有一定的进化相似性。这些共同特征使得鸣禽成为了研究发声学习的理想模型。本文对鸣禽与人类的发声器官及发声行为的神经控制通路进行了比较,并对鸣禽模型在人类失语症治疗研究中潜在的应用前景进行了展望,以期为研究人类语言学习的神经机制及语言障碍的治疗带来理论参考和借鉴。     

鸣禽前脑X区结构功能的研究进展

鸣禽鸣唱与人类说话一样,都是在教习和听觉反馈下形成的感知运动学习过程。鸣禽鸣唱的发育和成熟巩固依赖于发声通路和前端脑通路组成的鸣唱系统的完整。前端脑通路中的X区在鸣唱学习记忆中扮演着重要角色。本文就X区的形态组织结构、在鸣唱发育与成熟巩固中的作用、突触可塑性的研究进展进行了综述,并且将X区与哺乳动物基底神经节的学习记忆功能做了比较。     

新纹状体巨细胞核外侧部与鸣禽鸣唱学习可塑性

鸣禽鸣唱控制系统的前端脑通路(anterior forebrain pathway,AFP)在呜唱学习中发挥着重要作用.新纹状体巨细胞核外侧部(lateral magnocellular nucleus of the anterior neostriatum,LMAN)是AFP的最后一级输出核团,AFP中的信号通过LMAN传导到弓状皮质栎核(robust nucleus of the arcopallium,RA),与高级发声中枢(high vocal centre,HVC)共同调节RA的活动,从而影响鸣禽的发声行为.LMAN可能通过其与RA的单突触连接来影响鸣唱可塑性.文章对近年来LMAN在呜唱学习可塑性方面的研究进行综述.     

鸣禽发声控制核团内的神经递质及其在发声学习中的作用

神经递质在鸣禽脑中不仅是神经元间信号传递中介物质,还有资料表明它们通过在习鸣敏感期影响发声控制团间的突触联系的形成和突触可塑性,从而对鸣转类型的确定和巩固起重要作用,本文着重介绍了鸣禽发声控制核团内神经递质的分布及变化情况,并就神经递质在发声学习中的作用进行了探讨。     

鸣禽控制发声核团和脑干听觉核团及神经通路…

采用辣根过氧化物酶顺、逆行标记方法对鸣禽鸟蜡嘴雀控制发声的神经核团、脑干听觉核团及神经通路,从外周至中枢逐级进行了追踪研究。结果表明：１．控制发声的神经核团及通路,前脑古纹状体腹内侧粗核是大脑控制发声的重要核团之一,它发出枕中脑后束经端脑前联合呈双侧支配延脑中间核,中间核又发出舌下神经经气管鸣管分支支配鸣肌,中间核同时也接受中脑背内侧核的支配;２．脑干听觉中枢及通路,中脑背外侧核是脑干较高级听觉中     

中枢胆碱能系统投射支配鸣禽鸣唱控制系统并调控鸣唱行为

鸣禽因其独特的习得性鸣唱行为,成为了研究运动学习的理想模型。现已证实,鸣禽的鸣唱行为受前脑内的鸣唱控制系统直接调控。有证据显示,鸣唱控制系统内有胆碱能递质及其受体分布,其中发声运动核团接受来自基底前脑中枢胆碱能系统的胆碱能神经支配,其可通过胆碱能递质影响发声运动核团的神经活动,进而影响鸣唱行为。在哺乳动物中的研究证实,中枢胆碱能系统参与了对运动行为和运动学习神经过程的调控。了解中枢胆碱能系统对鸣禽鸣唱行为的调控作用,有助于更好地理解鸣禽鸣唱运动控制和鸣唱学习记忆的神经机制,并可从比较生理学的角度,为研究其它动物感觉运动和学习记忆的神经过程,乃至人类语言产生的神经过程提供重要参考。本文对迄今国内外在胆碱能递质对鸣禽发声运动核团作用受体的选择性及其对神经元活动影响的研究进展进行了综述,为揭示中枢胆碱能系统调控鸣禽鸣唱行为的神经机理提供有价值的线索。     

成年鸣禽习鸣脑区的神经发生

成年鸣禽习鸣脑区可产生新的神经元。这些新生神经元沿神经胶质纤维迁移至鸣禽前脑高级发声控制与发声学习中枢,加入到原有的神经回路,参与发声学习记忆的感知与运动过程。这提示神经可塑性不仅适用于脑的发育,而且也是成年动物脑功能神经回路的一种正常过程。     

锡嘴雀和家鸽中脑发声与听觉核团传入联系的比较研究

作者采用HRP神经轴突逆行标记的方法对鸣禽锡嘴雀(Coccothraustes coccothraustes)、非鸣禽家鸽(Columba livia domesticus)丘间核内发声与听觉核团的传入联系进行了比较研究。结果表明:丘间核内侧部的背内侧亚核接受来自前脑发声运动核团的传入;外侧部的背外侧亚核接受来自脑干听觉中继核的传人。鸣禽与非鸣禽的两亚核接受下行纤维投射的部位既有共同之处,亦存在着差异。     

燕雀丘间复合体背内侧核对叫声的调控模式

鸣禽鸟的基本发声中枢——丘间复合体背内侧核(nucleus dorsalis medialis of the intercollicular complex,DM)对叫声的调控模式是诱发单次叫声。应用电生理与声学分析相结合的方法研究鸣禽鸟燕雀(Fringilla montifringilla)DM核团对声音调控的模式。经语图和频谱图分析,结果显示：燕雀左侧DM诱发单次叫声的声长和主能量区的带宽分别为右侧DM诱发叫声的2倍和1．7～3．1倍,提示燕雀DM对叫声声长和声强的调控能力,均呈明显的左侧优势。这与高级发声中枢(high vocal center,HVC)和古纹状体粗核(nucleus robustus archistriatalis,RA)等发声控制核团在控声模式中具有左侧优势的特征相似,从而为鸣禽发声控制通路高、低级中枢具有内源投射关系提供了声学上的证据。     

鸣禽控制发声核团和脑干听觉核团及神经通路的综合研究

采用辣根过氧化物酶顺、逆行标记方法对鸣禽鸟蜡嘴雀控制发声的神经核团、脑干听觉核团及神经通路,从外周至中枢逐级进行了追踪研究。结果表明：１．控制发声的神经核团及通路,前脑古纹状体腹内侧粗核是大脑控制发声的重要核团之一,它发出枕中脑后束经端脑前联合呈双侧支配延脑中间核,中间核又发出舌下神经经气管鸣管分支支配鸣肌,中间核同时也接受中脑背内侧核的支配,２．脑干听觉中枢及通路,中脑背外侧核是脑干较高级听觉中枢、初级中枢耳蜗核由角核和前庭外侧核组成,ＮＡ发出以对侧为主的纤维经外侧丘系可直接传入中脑背外侧核形成脑干听觉直接通路。     

鸣禽发声学习行为的神经生物学机制

鸣禽发声学习的控制系统主要由一条直接神经通路和一条辅助神经通路组成,由前脑控制发声学习的最高中枢ＨＶＣ、旁嗅叶的Ｘ区和巨细胞核外侧部（ｌＭＡＮ）组成的辅助通路,对鸟类发声学习行为的发育和调制具有重要作用。发声控制系统中神经元类型、数量及再生与更替、神经组构及其重组、神经介质和受体的分布等差异,决定了鸣禽在发声学习行为表现的差异以及性双态性。本文对近年鸟类控制发声学习行煌神经生物学机制的进展作了较为     

新纹状体巨细胞核外侧部（LMAN）与鸣禽鸣唱学习可塑性

鸣禽鸣唱控制系统的前端脑通路（anterior forebrain pathway, AFP）在鸣唱学习中发挥着重要作用。新纹状体巨细胞核外侧部（lateral magnocellular nucleus of the anterior neostriatum, LMAN）是AFP的最后一级输出核团,AFP中的信号通过LMAN传导到弓状皮质栎核（robust nucleus of the arcopallium, RA）,与高级发声中枢（high vocal centre,HVC）共同调节RA的活动,从而影响鸣禽的发声行为。LMAN可能通过其与RA的单突触连接来影响鸣唱可塑性。文章对近年来LMAN在鸣唱学习可塑性方面的研究进行综述。     

综述与专论: 鸣禽模型在语言学习中承担独特的生物学角色

鸣禽鸣唱与人类语言相似，是一种复杂的发声学习行为，并受脑中一组相互联系的神经核团调控。该组核团与人类发声控制相关脑区具有一定程度的结构同源性，并可能共享某些发声学习调控机制。因此，鸣禽成为研究发声学习神经机理的重要模式动物，不仅对鸟类语言学习，也可为揭示人类语言学习的神经过程和语言障碍的治疗提供重要参考借鉴。本文基于本课题组长期坚持的研究方向，较系统地概述了国内外鸣禽鸣唱行为研究的历史、重要发现和进展，及其为相关中枢神经系统疾病治疗带来的启示。     

听觉反馈与鸣禽鸣唱学习可塑性

对近年来听觉反馈在鸣禽鸣唱学习可塑性方面的研究进行综述．鸣禽的鸣曲学习与人类的语言学习都是一种依赖于听觉反馈的模仿学习．在鸣曲学习过程中,幼鸟根据听觉反馈的信息对鸣曲进行比较和修正,使其不断完善;在鸣曲维持过程中,成鸟通过听觉反馈实时监测自己鸣曲的完整性与准确性,使鸣曲保持稳定．鸣曲的输出与听觉反馈信息在鸟脑中得到整合,并指导下一次鸣唱做出适当的调整．近年来,这种感觉与运动信息在鸣禽发声核团中的整合机制逐渐引起了国内外研究者的兴趣．其中,新纹状体巨细胞核外侧部(LMAN)神经元对自鸣曲(BOS)高度选择性的听觉应答在鸣曲去稳定化过程中的作用,以及高级发声中枢(HVC)中镜像神经元的发现,为今后的研究提供了重要的线索．     

鸟类呼吸与发声的神经调控

鸟类的发声产生于呼吸过程的呼气相;呼吸与发声中枢控制通路间具有复杂的纤维联系,构成“发声通讯复合体”;前脑的ＲＡ是鸣禽协调呼吸与发声的高位中枢;脑干部的ＤＭ、ｎＲＡｍ、ＰＢｖｌ、ＩＯＳ、ＲＶＬ及Ⅻｔｓ等核团参与呼吸肌及鸣肌活动的调节,使呼吸与发声的配合准确、协调。     

黄喉wu高级发声中枢及其壳区的神经投射和P物质在发声听觉中枢的分布

用生物素示踪法和P物质(SP)免疫组化技术研究表明：黄喉wu的高级发声中枢(HVc)接受端脑听区(L)、新纹状体中部界面核、新纹状体巨细胞核(MAN)、丘脑葡萄形核、桥脑蓝斑核的传入，并有神经纤维投射到古纹状体栎核(RA)和嗅叶X区(X)；HVc壳投射到RA壳并接受L的传入。听觉控制与学习通路与发声中枢之间有许多神经联系，提示黄喉wu发声学习依赖于听觉反馈。在HVc、RA和MAN有SP阳性细胞体，在X、中脑背内侧核和延髓舌下神经核气管鸣管部、丘脑卵圆核壳区、中脑背外侧核壳区及中脑丘间核有SP阳性纤维和终末。SP广泛分布于发声-听觉中枢，可能参与了它们的活动。     

黄喉鵐高级发声中枢及其壳区的神经投射和P物质在发声听觉中枢的分布

用生物素示踪法和P物质 (SP)免疫组化技术研究表明 :黄喉的高级发声中枢 (HVc)接受端脑听区 (L)、新纹状体中部界面核、新纹状体巨细胞核 (MAN)、丘脑葡萄形核、桥脑蓝斑核的传入 ,并有神经纤维投射到古纹状体栎核 (RA)和嗅叶X区 (X) ;HVc壳投射到RA壳并接受L的传入。听觉控制与学习通路与发声中枢之间有许多神经联系 ,提示黄喉发声学习依赖于听觉反馈。在HVc、RA和MAN有SP阳性细胞体 ,在X、中脑背内侧核和延髓舌下神经核气管鸣管部、丘脑卵圆核壳区、中脑背外侧核壳区及中脑丘间核有SP阳性纤维和终末。SP广泛分布于发声 -听觉中枢 ,可能参与了它们的活动     

成年斑胸草雀在体HVC-RA突触传递的电生理特性

鸣禽高级发声中枢（high vocal center,HVC）至弓状皮质栎核（robust nucleus ofthe arcopallium,RA）的突触传递是鸣唱运动通路中的关键部分.本文运用在体场电位电生理记录的方法,研究了成年雄性斑胸草雀（Taeniopygia guttata）HVC-RA突触的电生理特性.实验结果显示,刺激HVC,在RA内所记录到的诱发场电位幅度较小.配对脉冲检测发现,HVC-RA突触传递具有明显的配对脉冲易化特性.当以强直刺激作用于HVC,RA内诱发场电位随即显著减小,并在15 min内逐渐恢复,表明HVC-RA突触传递在强直刺激过后出现了短时抑制.该通路的突触传递特性可能与其在发声控制中的作用有关.以上的实验结果为进一步研究发声运动过程中的突触可塑性提供了资料.     

黄喉鹀高级发声中枢及其壳区的神经投射和P物质在发声听觉中枢的分布

用生物素示踪法和P物质(SP)免疫组化技术研究表明:黄喉(巫鸟)的高级发声中枢(HVc)接受端脑听区(L)、新纹状体中部界面核、新纹状体巨细胞核(MAN)、丘脑葡萄形核、桥脑蓝斑核的传入,并有神经纤维投射到古纹状体栎核(RA)和嗅叶X区(X);HVc壳投射到RA壳并接受L的传入.听觉控制与学习通路与发声中枢之间有许多神经联系,提示黄喉(巫鸟)发声学习依赖于听觉反馈.在HVc、RA和MAN有SP阳性细胞体,在X、中脑背内侧核和延髓舌下神经核气管鸣管部、丘脑卵圆核壳区、中脑背外侧核壳区及中脑丘间核有SP阳性纤维和终末.SP广泛分布于发声-听觉中枢,可能参与了它们的活动.