春天带来了温暖的温度、清新的绿意和鸟鸣声的回归。鸣禽以表演特定物种的曲调来吸引配偶和保卫自己的领地而闻名。但鸟类是如何学会这些标志性的歌声的呢？与人类一样，掌握一项技能需要时间和练习。
为了理解鸟类内在学习歌声的大脑信号，杜克大学（北卡罗来纳州）的一个研究团队密切研究了斑胸草雀如何练习它们的歌声直到完美。他们发表在《自然》杂志上的研究结果，为鸟类和人类的学习过程提供了见解。
外部学习 vs. 内部学习
在学习研究中，区分外部动机和内部动机很重要。外部动机来自奖励或惩罚等外部因素，而内部动机则源于内心。
虽然技能可以通过外部和内部动机来学习，但内部学习通常能带来更深入、更持久的知识。多巴胺是一种神经递质，在神经元之间传递与学习、奖励和动机相关的大脑信号方面起着至关重要的作用。通过追踪大脑中的多巴胺流动，科学家可以更好地理解内在学习动机背后的分子机制。
斑胸草雀，原产于澳大利亚，是研究各种特征（包括声音学习）的常用模型物种。它们简单而复杂的发声使其成为研究动物如何学会掌握技能的理想对象。
“一只幼鸟为了掌握声音付出了巨大的努力，”杜克大学神经科学家 Richard Mooney 在一份新闻稿中说，“它们每天需要花大约一个月的时间进行刻苦练习，每天的模仿次数高达 10,000 次。”
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熟能生巧，多巴胺也随之而来
为了研究为兴趣而学习，研究人员将已经记住了雄性父亲求偶歌声的年轻雄性斑胸草雀安置在单独的隔音房间里。这种设置使它们能够在没有外部干扰的情况下练习唱歌。随着鸟儿的练习，它们最初随机的啾啾声逐渐变成了与它们父母的歌声非常相似的旋律。
随着鸟儿逐渐完善它们的曲调，研究团队还测量了它们基底神经节的多巴胺水平。基底神经节是大脑中负责学习运动技能的区域。他们使用了光遗传学技术——这是一种涉及基因改造的蛋白质，在释放某些神经化学物质时会发光——来追踪大脑活动。传统的方法，即测量电信号，很难做到这一点。
研究人员惊讶地发现，每当一只鸟练习时，基底神经节的多巴胺水平就会升高。根据新闻稿，这只鸟是否唱对了所有音符并不重要——任何一次唱歌的尝试都会触发大脑的奖励通路。此外，鸟儿的表现相对于它的年龄越好，释放的多巴胺就越多，反之亦然。
研究结果跨物种适用
这项研究表明，多巴胺长期以来被认为与外部驱动的学习有关，在内在动机方面也起着关键作用。尽管缺乏外部反馈，鸟类学习歌声的努力表明，内在动机可以独立于等待奖励或害怕惩罚而驱动成功的学习。
除了多巴胺的作用外，研究人员还确定乙酰胆碱是该过程中另一种重要的化学信使。
“这些发现可以跨物种推广，”神经病学教授 John Pearson 在声明中说。“涉及的大脑区域和神经化学物质——即基底神经节、多巴胺和乙酰胆碱——是小鼠、灵长类动物和人类共有的。基本上，脊椎动物都有。”
通过研究鸟类如何学习唱歌，我们可以更好地了解自己。对基底神经节中多巴胺信号的见解也有助于我们更好地理解帕金森病和精神分裂症等神经系统疾病，以及我们如何学习演奏乐器或骑自行车等技能。
文章来源
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Nature：双重神经调质动力学是鸟歌学习的基础
Web MD：斑胸草雀：需要了解的知识
