至新研究:未来聋人也可学习说话!

发表时间:2017-09-18 17:57:36来源:海之声

  聋人变哑是因为他们无法听到自己说话的声音,不能自幼通过听觉来学习发声说话。这已是众所周知事实。如果有一天,科学家能绕开受损的听觉系统,而帮助听损儿童感受到自己说话声,那么聋人开口便有可能。

  

  这种可能性来自美国杜克大学医学中心的科学家,对鸣鸟(一种鸟类)大脑负责传递学习歌曲所需要的听觉反馈的神经元的实验。他们的研究为改善人类言语奠定了基础,例如将大大改善那些听觉神经受损,无法聆听自己说话声音情况下,学习讲话的患者。“这项研究是首次,我们希望从大脑里,找到用于学习发声的听觉反馈通路,”杜克大学神经生物学教授和本研究高级研究员理查德·穆尼博士说。

  

  下面对这项研究的介绍,可能读来深奥或者难懂,但是理解这一实验的结果既有趣,也重要。

  

  在试验中,研究人员设计了一个巧妙的方法,小心地改变这些神经元的活动,来证明其与控制歌唱的运动神经网络之间的相互作用。该项研究由NIH资助,已经发表在2010年1月13日《神经元》网络版上。

  

  人类发声学习不是一个简单过程。 “在学习一个新的发声时,大脑面临的巨大挑战是,由其控制的运动神经指令发出大约几十甚至几百毫秒之后,大脑才能接收到执行这一行为的反馈。”穆尼说。如果这样,当人们在练习发声时,大脑相应的神经处理活动能力可以说难到极点:因为这时大脑必须快速地回放这一感觉信息,还得再毫秒之间,做出反应和相应的校正。

  

  因此,科学家发现,幼鸟在向成年鸟学习鸟鸣时面临的问题和我们人类练习说话一模一样,换言之,鸟类和人类通过相似的神经系统来解决这个问题。于是,这些科学家希望通过该项研究,来发现鸟儿的大脑如何对听觉反馈编码,并利用听觉反馈来影响发声的练习。

  

  在实验中,研究人员使用精细的微电极对神经元进行定位,当幼鸟听见自己歌声时,这些神经元会变得活跃,这是个非常困难的过程,必须做到极

  

  其准确。他们至终能够准确地记录这些神经元的活动,并找到了一整套正确的神经元,然后,在通过植入电极,发出简短的电流脉冲信号,而改变幼鸟学习鸟鸣时,其中一个重要和符有关的神经活动。其结果是外来刺激改变了幼鸟的感知内容,而正是对感知的改变,使得鸟儿发声走调。与此不同的是,如果科学家直接刺激产生音符的运动神经网络,那么目标歌曲的音节会立即走调。

  

  由于鸟儿以毫秒为精度来练习歌唱,研究人员能确定鸟儿大脑学习分辨感知错误对应的歌曲部分有多准确。随着时间推移,歌曲刺激区域的声学特征也会走调。

  

  从该项研究中,科学家获得了三个有趣的研究结果。

  

  ,当鸟儿练习鸟鸣接受电脉冲信号刺激后,所产生音调走调出现延迟,有时甚至延迟数小时到数周才出现。

  

  第二,走调始终出现在幼鸟学习鸟鸣时受到刺激的同一地方,这充分说明走调的瞬间正好是发声时受外来“噪音”刺激之时。大脑可能错误地认为这个外来刺激声是所学习的鸟鸣的一个部分,相互有关,并立即做出反应。

  

  第三,通过对不同学习阶段神经活动的刺激和干扰,科学家们确定了鸟儿的走调在很大程度上和年龄有关。受到刺激的幼鸟,影响很快便表现出来,有时仅需一小时,而年纪大点的鸟儿尽管受到到刺激干扰,但它们仍能保持正确地鸣叫,只是一段时就后,再慢慢显像出影响。

  

  “因为我们直接将电脉冲信号输入到听觉反馈通路之中,所以大脑对此反应能力的改变,很可能和运动神经系统能力的变化一样。”穆尼说。

  

  声音精度对于鸣鸟至关重要,因为雌性鸣鸟在选择伴侣时,从某种程度上,依赖它们歌唱时的瞬时精度。瞬时精度在人类言语中也十分重要,因为两个语音的声学特征可能仅有毫秒之差。

  

  这项研究对于科学家研究人类言语学习非常重要,譬如,科学家们会通过刺激人大脑中和言语学习相关听觉反馈通路,而帮助听觉神经受损的患者学习说话,尤其是那些年龄较大、耳聋且需要学习言语的儿童或成年人。

  

  这项研究也为探讨大脑如何将行为相关的反馈和感觉模型相比较打开了大门,这是模仿的基础。模仿是人类文化源泉,因为在至初的歌唱学习试验中,我们不可能使用人类作为试验品,而成年和幼年鸣鸟为我们提供了一个完美的替代系统。这样我们就可以研究这一较为复杂的学习类型的潜在大脑机制。”