鸟类发声学习记忆研究进展

鸟类发声学习记忆研究进展李东风,蓝书成（东北师范大学生物系神经生物学研究室长春１３００２４）学习与记忆的机制是神经科学领域中颇受重视的研究课题。鸟类的鸣啭被认为是动物语言学习记忆过程。国内外近年来的研究表明,这一过程与人类的语言学习记忆有着许多相似之...     

鸣禽的语言结构

对鸣禽语言结构与功能的研究越来越引起鸟类工作者的极大兴趣。人们发现鸟类语言与人类语言在某些方面有许多相似之处,如发声学习的优势半球,激素水平对发声学习的影响,成体脑中突触的自然增生及更新等[1-9]。对动物语言的研究尽管不能回答人类的语言现象,但两者之间的比较则有助于使我们以新的方法寻找类似的因素。提出新的问题。为了探讨鸟类语言形成的机制,首先要分析鸟类语言结构的组成和特点。     

动物发声学习研究进展

发声学习在人类语言形成中起着重要作用。非人类动物中,鸟类最早被发现具有发声学习能力。近年来在少数哺乳动物中也发现了这种现象,人们希望通过对不同动物类群发声学习的比较研究来揭示人类语言的起源。同时,由于鸟类和哺乳类的发声学习能够简化和缩短声信号的遗传过程,更快引起发声行为的进化,对其配偶选择、生态适应等具有重要意义,因此,发声学习也是行为生态学和进化生物学长期以来的研究热点。本文概述了鸟类和哺乳类发声学习的研究进展;归纳总结了动物发声学习的起源和维持机制;在分析研究现状的基础上,提出了未来的研究重点;旨在提高人们对动物发声学习研究进展的认知,以期对未来的研究提供帮助。     

鸟鸣及其鸣唱控制系统发育可塑性研究进展

鸟类的鸣唱控制系统已成为研究神经系统与学习、行为和发育相关的一个重要模型。鸣禽鸣唱学习行为的神经基础为脊椎动物复杂习得行为的解剖学功能定位提供了一个范例。它也可为我们研究人类语言学习记忆提供借鉴,对近年来在鸟类鸣唱及其呜唱控制系统发育可塑性方面的研究进展进行了综述。     

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。     

脑源性神经营养因子对鸟类鸣唱行为的调控作用

鸟类鸣唱是一种复杂的发声行为,需要感知和运动技能学习等神经过程的参与。与人类语言学习的过程相似,鸟类鸣唱学习过程由脑中的一整套神经结构所控制,我们称之为鸣唱控制系统。研究表明,脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor,BDNF)在鸣唱控制系统对鸣唱行为的调控中起着关键作用。目前已在BDNF对鸟类鸣唱调控作用的研究方面取得了一批重要的理论成果,主要集中在BDNF影响新生神经元募集及存活、性激素及性别二态性、鸣唱控制系统季节可塑性和鸣曲形成等科学问题。文章对BDNF与鸣唱行为调控关系研究中所取得的进展做了详细论述。     

正常人长时数字记忆信息提取的神经基础的功能磁共振研究

本文旨在通过功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,fMRI)技术研究正常人进行长时数字记忆信息提取的神经基础。选取22名右利手志愿者进行长时数字记忆任务实验,采用组块设计,记忆任务与对照任务交替进行,同时利用Siemens 1.5T超导型磁共振仪进行fMRI成像,采用SPM99软件进行数据分析,脑功能区定位在Talairach坐标中显示。结果显示被试者在进行长时数字记忆提取任务时,激活最显著的皮层是左侧额中回(Brodmann分区9区,BA9区),另外左额叶内侧回、左额下回、右额下回、扣带回、左顶下小叶、左顶上小叶、右顶上小叶、右颞中回、左枕舌回、左枕中回、右中脑、小脑、右尾状核尾部等结构也有激活,各大脑皮层的激活均呈现明显的左侧半球优势。根据上述结果推论,长时数字记忆由以左侧大脑半球为优势的各脑区共同参与完成,其中左侧额叶外侧面可能是信息提取的重要结构,而其它脑叶及其之间的广泛联系可能在数字信息的加工、处理和存储中起重要作用。     

语言控制和一般领域认知控制的脑机制的重合和分离

双语者能根据不同的场合和交流对象选择目标语言进行交流.已有的研究发现,双语者需要通过抑制控制选择合适的语言.本研究使用功能性核磁共振(f MRI)技术,扫描22名汉-英双语者完成语言切换任务和西蒙切换任务时的脑活动状况,通过联合分析和分离分析的方法,揭示了双语产生过程中语言控制与一般领域的认知控制的脑机制的重合与分离.结果发现,双语产生过程中,语言控制需要使用一般领域的施加抑制和解除抑制机制.其中,语言控制与施加抑制共同涉及了额上回、前辅助运动区/背侧前扣带回、壳核和右侧顶上小叶的活动;语言控制与解除抑制都需要左侧顶上小叶的参与.此外发现,双语控制相比于一般领域的控制,需要特异性地激活左侧中央后回、左侧颞上回、左侧楔前叶、中后部扣带回、后辅助运动区、右侧颞中回、右侧舌回、右侧缘上回和双侧小脑等脑区,以发挥与发音动作、词汇提取、语义记忆有关的认知控制功能.这表明,语言控制与一般领域的认知控制既存在重合的脑机制,也存在分离的脑机制.     

鸟类学习记忆研究进展

在学习记忆研究中,需根据不同的实验目的选用不同的实验动物和模型。鸟类在生物进化上具有独特的地位,由此决定了其在认知科学研究中的价值。现已建立了呜禽呜唱学习、鸟类空间学习及视觉分辨学习等重要实验模型,并开展了一系列的学习记忆机制研究。文章对近年来鸟类学习记忆研究的进展,从鸟类鸣唱行为、海马功能以及神经递质作用等方面做了回顾。     

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。     

中生代反鸟类研究的新进展

反鸟类是繁盛于中生代的鸟类类群,它们在鸟类演化史上第一次成功地实现了全球性辐射,化石发现于除极地以外的各大陆白垩纪地层中,目前全世界被命名的反鸟类1属种超过了50个,其中我国辽西早白垩世"热河生物群"被命名的反鸟类新属种占总数的一半以上。最新的研究表明,在白垩期早期反鸟类的个体大小和相对翼长已有很大的分化,肩带和前肢上与飞行相关的骨骼特征已与现代鸟类基本相似,进步程度甚至高于同时期的今鸟类,表明适应飞行的演化已达到了很高的水平;吻部和牙齿的改变也较同时期的今鸟类多样,说明在食性也有了大的分异。新的发现也进一步减少了反鸟类和今鸟类——这两个中生代进步鸟类姊妹群之间的特征差异。     

大脑两半球功能的不对称性

人类及高等动物的大脑两半球,在进行生理、心理及意识活动时呈现偏于一侧的现象,称为功能不对称性。19世纪中叶,法国神经病学家布罗卡(Broca)首先将言语表达中枢定位于左侧半球额下回后部,并提出优势半球学说。本世纪以来,在经典的临床局限性脑损伤病例观察分析方法的基础上,又涌现出一批     

鸟类的发声与听觉

鸟类发声活动与听觉的关系十分密切,在种间发声识别、学习以及信息交流中有重要意义。本文介绍近年来国内外在这一领域的研究进展,以期为动物和人类发声(语言)与听觉的联系提供比较解剖学证据和理论模式。     

学习能力和天生素质决定蜜蜂社会分工

最近,法国科学研究中心（CNRS）的研究人员发现,社会分工,这个在蜜蜂群体社会中显著的特点之一,是由蜜蜂学习、记忆能力和天生素质决定的。他们发现,蜜蜂这种昆虫天生就会对食物回报或者厌恶刺激具有专门的反应,而这种专门性的反应也决定了蜜蜂个体的学习和记忆能力。     

日龄雏鸡的学习记忆模型及其分子机制和药理学研究进展

日龄雏鸡一次性被动回避学习和厌恶性条件化学习模型被广泛用于学习记忆机制的研究,并取得了很大的进展. 上纹体和旁嗅核是参与雏鸡学习记忆的主要脑区. 结合相关的分子机制研究,药理学实验发现了多种能影响不同记忆阶段的药物,如去甲肾上腺素对长时记忆有增强和调控作用. 由于鸟类和哺乳动物与记忆相关的脑结构和功能具有一定可比性,上述工作可为了解大脑的学习记忆功能提供重要参考.     

鸣禽发声器官在鸣啭过程中的功能

鸣禽的鸣啭是一种习得行为,与人类的学习过程较为相似.因此鸣禽作为一种动物模型在研究人类学习记忆方面得到广泛的应用.鸣管和鸣肌是鸣禽鸣啭的主要器官,对鸣啭过程起着复杂的调节作用.此外,不同的鸣禽在鸣啭时,其发声器官具有不同的侧别优势.对近年在鸣禽发声器官功能方面的研究进行综述.     

生态球的制作与运用

生态球是高中生物学教学的一个综合性教具,能直观反映多种教学内容,使学生在学习中有一个从客观到主观,从实践到理论的认识过程,对加深理论记忆有重要作用。以下浅谈生态球的制作与运用体会。     

巨噬细胞的作息规律

科学家发现了一种无需服药就能“删除”痛苦记忆的自然方法。他们让实验者在观看照片时接受轻微电击,并重复该过程,从而在实验者大脑中建立图片与电击之间的联系。之后,研究人员发现,人类记忆并非一成不变,     

恐惧记忆消退的表观遗传学机制

恐惧是一种特殊的情感,形成恐惧记忆的能力对于动物及人类检测和应对危险至关重要。近几年研究发现,表观遗传学可以在多个层面调控恐惧记忆,如组蛋白乙酰化与DNA甲基化在恐惧记忆消退过程中发挥重要作用。动物模型中的许多研究表明,适度的表观遗传调节对于学习记忆过程是必要的,表观遗传学机制失调将导致行为水平的认知缺陷,并且表观遗传失调已被越来越多地认为是各种精神疾病的重要因素,如创伤后应激障碍(post-traumatic stress disorder,PTSD)。因此,理解记忆形成的机制具有巨大的科学意义以及社会和医疗效益。     

"鸟类"一节教学

在新课程教材(北师大版)8年级生物下册“鸟类”一节的教学实践中,通过不断探索,确立了以培养学生形成生物学的基本观点、形成热爱鸟类和保护鸟类的情感为主,结合培养和提高学生观察能力的教学目标。在教学中,引导学生通过课前查阅资料、课堂观察标本、讨论交流等多样化的学习活动,使学生在认识鸟类的过程中,激发出爱护鸟类的意识,理解人与自然和谐发展的意义。