PLOS Biology|大脑如何控制声音
图片来源: Julio C. Hechavarria, Goethe University Frankfurt
图像显示，不同的发声相关的神经信号发生在前额叶皮层(左)在蝙蝠发出的两种类型的声音(右)之前，蝙蝠(物种: Carollia perspicillata)。 声音以彩色编码的时频表示。右上角显示了一个社交叫声的例子，右下角显示了回声定位叫声的例子。
蝙蝠以其基于声纳的导航系统而闻名。他们利用他们极其敏感的听觉来定位，发出超声波，并根据回声感知周围环境的图像。
例如，Seba的短尾蝙蝠(Carollia perspicillata)就是利用这种回声定位系统来寻找水果作为它们的首选食物。与此同时，蝙蝠也使用它们的声音在更低的频率范围内与它们物种的其他成员交流。Seba的短尾蝙蝠利用一种声音范围来达到这个目的，而这种声音范围只能在鸣禽和人类中找到。像人类一样，它们通过喉部发声。
来自歌德大学细胞生物学和神经科学研究所的神经科学家Julio C. Hechavarria和他的团队一起研究了Seba短尾蝙蝠在发声前的大脑活动。科学家们能够识别一组神经细胞，这些神经细胞在大脑内部从额叶到纹状体形成一个回路。当这个神经回路发出有节奏的信号时，蝙蝠大约半秒后发出声音。 这种类型的节奏似乎决定了蝙蝠是否要发出回声定位或交流发声。
由于在半秒内做出预测几乎是不可能的，法兰克福的研究人员训练了一台计算机来测试他们的假设:计算机分别分析记录的声音和神经节律，并试图使用不同的节律来做出预测。 结果是: 在回声定位和交流发声的预测中，计算机的正确率达80%。当考虑来自额叶的信号时，预测尤其准确。额叶是人类与行动计划等功能相关的区域。
法兰克福大学的科学家们认为，他们在蝙蝠大脑中观察到的节奏与人类头皮上记录的神经节律相似，并得出结论，认为大脑节律可能与哺乳动物的发声有关。
Julio Hechavarria: “50多年来，蝙蝠一直是研究大脑如何处理听觉刺激以及人类语言如何发展的动物模型。这是第一次，我们能够展示蝙蝠在发声过程中大脑中相距甚远的区域如何相互交流。与此同时，我们知道在人类中也有相应的大脑网络受损的人，例如，由于帕金森病而口吃的人，或由于图雷特氏综合症而发出不自觉的噪音的人。因此，我们希望通过继续研究蝙蝠的发声行为，帮助我们更好地了解这些人类疾病。”
文献来源:
Kristin Weineck et al, Neural oscillations in the fronto-striatal network predict vocal output in bats, PLOS Biology (2020).
DOI: 10.1371/journal.pbio.3000658
https://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.3000658
新闻报道来源：
https://phys.org/news/2020-03-brain-voice.html
作者单位：Goethe University Frankfurt am Main
译文校稿：LuLu
版权作品，未经PaperRSS书面授权，严禁转载，违者将被追究法律责任。
PaperRSS，关注生命科学，高校院所科研进展。
关注请长按上方二维码。投稿、合作、转载授权事宜请联系
微信ID：IGDB2010 或邮箱：PaperRSS@qq.com
