马萨诸塞大学阿默斯特分校的神经科学家在一项新的研究中证明，多巴胺在鸣禽学习复杂新声音的过程中起着关键作用。

　　发表在《神经科学杂志》上的一项研究发现，多巴胺驱动斑胸草雀听觉皮层的可塑性，为进一步了解这种神经递质在大脑编码复杂刺激区域的功能奠定了新的基础。

　　“人们将多巴胺与奖励和快乐联系在一起，”主要作者Matheus Macedo-Lima说，他在资深作者Luke remange - healey的实验室进行了这项研究，当时他是马萨诸塞大学阿默斯特分校神经科学和行为研究生项目的博士生。

　　“多巴胺参与学习是一个众所周知的概念。但是关于多巴胺在大脑中感觉处理相关区域的作用的知识是有限的。我们想了解多巴胺是否在这个大脑区域学习新声音或随着声音变化的过程中发挥作用。”

　　行为神经学家、心理学和脑科学教授Remage-Healey补充说，研究鸣禽的发声学习，可以深入了解口语是如何学习的。“不仅仅是鸣禽想出了这种利用多巴胺结合声音和意义的策略。这里有一些类似的东西，我们——作为人类——感兴趣。”

　　研究小组在体外和体内进行了一系列实验，在显微镜下戳出神经元，并在观看视频和听声音的活鸟的大脑中戳出神经元。最终，科学家们获得了解剖学、行为学和生理学上的证据来支持他们关于多巴胺作用的假设。

　　利用抗体，研究人员发现多巴胺受体存在于鸣禽听觉大脑的许多类型的神经元中——它们可能是抑制性的，也可能是兴奋性的，还可能含有一种产生雌激素的酶。

　　马塞多-利马进行了一项测试，类似于著名的巴甫洛夫狗实验，在实验中，这些鸟独自坐在一个房间里，随机听到一种声音，然后立即播放其他鸟的无声视频。他说:“我们想把重点放在无意义的声音(一种音调)和行为相关的东西(视频中的另一只鸟)之间的联系上。”

　　研究人员使用一种已知的基因标记，在神经元经历变化或可塑性时表达，在这种声音和视频配对后观察了鸟类的听觉大脑区域。

　　马塞多-利马说:“我们发现，这种基因表达在左半球(听觉区域的腹侧部分)和多巴胺受体表达神经元中出现了非常有趣的增加，反映了学习过程，并与人类大脑的言语学习侧化相平行。”

　　为了显示多巴胺对神经元基本信号的影响，研究人员使用了全细胞膜片钳技术，控制和测量神经元接收到的电流。他们在一个培养皿中发现，多巴胺的激活减少了抑制，增加了兴奋。

　　Remage-Healey解释说:“这个调制器以一种降低停止信号和提高前进信号的方式调整系统。”“这是一种简单而强大的控制机制，可以解释动物如何对声音进行编码。这是一种神经化学杠杆，可以改变刺激在大脑这部分的记录和传递方式。”

　　然后，研究小组无痛地探测了活鸟的脑细胞。马塞多-利马说:“当我们释放多巴胺时，发生的事情与我们从整个细胞数据中预测的完全一样。”“我们发现，当我们使用多巴胺激动剂时，抑制性神经元的活动减少了，而兴奋性神经元的活动增加了。”

　　同样的效果也出现在其他鸣禽的鸣叫声中——当多巴胺激活时，兴奋性神经元反应更多，抑制性神经元反应更少。马塞多-利马说:“我们很高兴能在活体动物身上复制我们在培养皿中看到的东西，让它们听到实际的相关声音。”

　　多巴胺的激活也使这些神经元无法适应呈现给动物的新歌，这有力地证实了多巴胺在感觉学习中的作用的假设。“我们目前还不知道多巴胺是如何影响大多数动物的感官学习的，”马塞多-利马说，“但这项研究为这种机制如何在需要学习复杂声音的脊椎动物(如人类)中发挥作用提供了许多线索。”