小鼠彬彬有禮地互相唱歌

編譯 毛毛熊

會通過聲音交流的阿爾斯通唱歌鼠將成為科學家研究人類語言交流機制的良好模型，甚至為人類自閉癥研究帶來可能。

在中美洲的高山地區(qū)生活著一種鮮為人知的物種——阿爾斯通唱歌鼠。這種嚙齒類生物終年在云霧繚繞的森林中繁衍生息，看起來好像并沒有太多信息傳達給我們，但是這種老鼠卻能夠創(chuàng)作非同尋常的歌曲。研究人員發(fā)現(xiàn)唱歌鼠創(chuàng)作的歌曲與我們人類的對話有著很多相似之處，這些相似之處可能在進化上與人類語言的古老起源有著緊密的聯(lián)系。

一個多世紀以來，科學家們一直在努力研究哺乳動物祖先的語言起源。德國圖賓根大學的神經生物學家斯特芬·哈格（Steffen R.Hage）博士表示：“直到目前為止，仍然有科學家認為人類的語言和哺乳動物的發(fā)聲完全沒有聯(lián)系。”

目前其他種類哺乳動物的大腦還無法做出人類大腦在語言活動中的一系列活動，包括從理解語法規(guī)則到協(xié)調快速、復雜的指令到口腔和喉嚨的肌肉群。

早期的研究表明，哺乳動物使用更加簡單的神經回路進行交流。如果一只猴子遇到另外一個猴群的猴子，那么猴子大腦的恐懼處理中心將會向腦干的神經元發(fā)出一組信號。接下來腦干會把這組信號發(fā)送到猴子嘴巴和喉嚨附近的肌肉群，最終產生呼救聲。但后來的研究顯示，猴子可以通過早期研究人員無法識別的方式來控制它們的發(fā)聲。舉例來說，科學家們可以訓練猴子只有在電腦屏幕上看到提示信號時才撥打電話。為了實現(xiàn)這一過程，猴子激活了位于大腦外層的被稱為大腦皮層的神經元細胞簇。

人類大腦也有類似的神經回路，這些神經回路對于語言功能至關重要。人類與猴子之間的這種相似之處意味著語言的基石是我們遙遠的靈長類祖先在長期進化過程中形成的。

當科學家們以小鼠作為對象來研究這個機制時（小鼠與猴子相比，在基因水平上顯然與人類相去甚遠）他們當然無法發(fā)現(xiàn)這種類似的研究機制。家鼠這種科學家們推崇備至的實驗動物只能夠發(fā)出簡單類似超聲波的吱吱聲。

直到2011年，紐約大學醫(yī)學院的神經科學家邁克爾·朗（Michael A.Long）博士第一次聽到了阿爾斯通鼠的唱歌聲時，他意識到，在研究發(fā)聲機制方面，阿爾斯通鼠比實驗室小鼠更加具有優(yōu)勢。唱歌鼠可以發(fā)出嘈雜的唧唧聲，時間最長可以達到16秒，而且每只小鼠都會唱出自己獨特的歌聲。

朗博士評價說：“這些獨特的歌聲就好比標識唱歌鼠身份的條形碼，上面寫著‘這就是我’?！?/p>

當這些阿爾斯通鼠單個行動時，它們通常會自編自演。但種群的其他小鼠出現(xiàn)時，它們會唱出另外特別的聲音。雄性鼠通常是以唱歌發(fā)聲作為與其他同性爭奪地盤的方式，當然雄鼠和雌鼠在求愛期間也會互唱情歌。

朗博士與德克薩斯大學奧斯汀分校的生物學家史蒂文·菲爾普斯（Steven M.Phelps）展開合作，他在史蒂文的實驗室中給阿爾斯通鼠安設了一個窩，以用來研究這種小鼠的腦結構。

“某種程度上，它們才是這里的女主角，”朗博士評價道，“它們需要在籠子中使用健身器材并且吃專門提供的食物。它們在這里茁壯成長?！?/p>

有一天，朗博士的一位研究生安德魯·馬西森（Andrew M.Matheson）注意到臨近籠子兩只雄性小鼠之間的奇怪行為：它們發(fā)出的聲音聽起來像是在談話，而不是在互相唱歌。

朗博士和他的同事們最終確認馬西森的預感是正確的。唱歌的老鼠們彼此之間發(fā)出的聲音永遠也不會重疊：每只老鼠都會等待對方發(fā)聲結束之后在幾分之一秒內重新發(fā)出聲音。朗博士實驗室的博士后阿爾卡普·班納吉（Arkarup Banerjee）說：“他們似乎在彬彬有禮地談話?！?/p>

對于朗博士來說，小鼠的這種對話方式與人類非常相似。他說：“這就像是兩個人在擊打網(wǎng)球，網(wǎng)球越過球網(wǎng)，在網(wǎng)的兩端來回穿梭。”迄今為止，神經科學家們還沒有搞清楚大腦是如何做到這一點的。

因此，研究人員開始關注小鼠的大腦結構，試圖尋找那些使得他們成為“彬彬有禮”的演講者的神經元細胞。

在一項實驗中，研究人員降低膜片鉗的溫度，使得小鼠神經元的活動減慢?？茖W家們發(fā)現(xiàn)，位于小鼠腦皮層中的某個膜片鉗對于控制其唱歌的功能至關重要。如果將這個膜片鉗降溫，小鼠就會唱出更長的歌，還唱出歌之外的音符。研究人員在上述這個腦區(qū)注射了神經阻滯藥物，然后播放一首雄性小鼠的歌聲。通常情況下，注射藥物后的小鼠不再會唱歌。即使能唱歌，他們啟動通常很慢，花費數(shù)秒才能開始演唱歌曲。

朗博士認為小鼠腦皮層的這個區(qū)域對于小鼠之間的這種特殊交流方式至關重要?！拔覀冋J為這個區(qū)域的地位就相當于樂隊的指揮，”他說道，“這個區(qū)域能夠使得小鼠們以交替的方式唱歌?！?/p>

這項研究成果近期發(fā)表在《科學》雜志上。未參與這項研究的哈格博士表示，這項研究的結果令人耳目一新，且相當具有說服力。

這項研究工作首次表明靈長類以外的哺乳動物也可以通過大腦皮層來控制它們的發(fā)聲。此外，哈格博士評價道，這些研究結果表明生活在大約1億年前的人類和嚙齒類動物的共同祖先可能已經具備這種能力。

這些研究工作提示朗博士，在研究工作中過分關注一種類型的小鼠而忽視生物的多樣性會給工作帶來巨大風險。他說：“這充分暴露了孤注一擲地在某一個物種上開展研究工作所帶來的盲點?！?/p>

在大腦對發(fā)聲的控制上，阿爾斯通唱歌鼠和人類高度相似，有推測認為兩類是受到相同基因的控制。這使得小鼠成為科學家們研究自閉癥的良好動物模型，例如，通過它們研究人們在說話方面出現(xiàn)的問題。

朗博士目前正在嘗試通過基因工程的方法改造阿爾斯通唱歌鼠的基因，使其自身能夠發(fā)生一些與自閉癥相關的基因突變。他說：“我們將嘗試了解這些基因是如何影響簡單系統(tǒng)中的交流方式，以便我們能夠了解人類說話的機制。