神經(jīng)科學(xué)家研究大腦如何控制聲音

蝙蝠以其基于聲納的導(dǎo)航而聞名。它們利用極其靈敏的聽覺進行定位，根據(jù)回聲發(fā)出超聲波噪音并接收周圍的圖像。例如，塞巴的短尾蝙蝠(Carollia perspicillata)利用這種回聲定位系統(tǒng)找到了作為其首選食物的水果。同時，蝙蝠還利用聲音在更深的頻率范圍內(nèi)與該物種的其他成員交流。Seba的短尾蝙蝠為此使用了聲帶，否則只能在鳴禽和人類身上找到。像人類一樣，它們通過喉嚨發(fā)出聲音。

歌德大學(xué)細胞生物學(xué)和神經(jīng)科學(xué)研究所的神經(jīng)科學(xué)家胡里奧赫卡瓦里亞(Julio C. Hechavarria)和他的團隊研究了塞巴短尾蝙蝠發(fā)出聲音之前的大腦活動?？茖W(xué)家可以識別一組在大腦額葉和紋狀體之間形成回路的神經(jīng)細胞。當(dāng)這個神經(jīng)回路發(fā)出有節(jié)奏的信號時，大約半秒鐘后蝙蝠就會發(fā)出聲音。節(jié)奏的類型似乎決定了蝙蝠是回聲還是發(fā)聲。

因為幾乎不可能在半秒鐘內(nèi)做出預(yù)測，法蘭克福的研究人員訓(xùn)練了一臺計算機來測試其假設(shè)：計算機分別分析了記錄的聲音和神經(jīng)節(jié)律，并試圖使用各種節(jié)律進行預(yù)測。結(jié)果：在回聲定位和交流發(fā)聲的預(yù)測中，80%的情況下計算機是正確的。當(dāng)考慮額葉的信號時，預(yù)測特別準(zhǔn)確。額葉是與行動計劃相關(guān)的區(qū)域，具有其他功能。

法蘭克福的科學(xué)家認為，他們在蝙蝠大腦中觀察到的節(jié)律與人類頭皮經(jīng)常記錄的神經(jīng)節(jié)律相似，并得出大腦節(jié)律通常與哺乳動物的發(fā)聲有關(guān)的結(jié)論。

胡利奧赫卡瓦利亞：

50多年來，蝙蝠一直被用作研究大腦如何處理聽覺刺激以及人類語言如何發(fā)展的動物模型。我們第一次可以展示蝙蝠大腦中遙遠的區(qū)域在發(fā)聲時是如何相互交流的。與此同時，我們知道，例如，由于帕金森病而口吃或由于抽動穢語綜合征而發(fā)出主動聲音的人的相應(yīng)大腦網(wǎng)絡(luò)會受到損害。因此，我們希望通過繼續(xù)研究蝙蝠的聲音行為，能夠有助于更好地了解這些人類疾病。"

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