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新的研究表明，触发鸣禽复杂学习的神经回路中的特殊细胞与人类大脑皮层中一种与精细运动技能发展相关的神经细胞有着惊人的相似之处
这项由俄勒冈健康与科学大学的科学家进行的研究今天发表在《自然通讯》杂志上
“如果你想让一只雄鸟的歌声准确而独特，那么这些是你需要的特性，这样雌鸟就可以选择她想和哪只鸟交配，”合著者亨利克·冯·格斯多夫博士说
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OHSU·沃尔伦研究所高级科学家
“你需要一个高度专业化的大脑来生产这个
" 本杰明·泽梅尔博士
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OHSU大学博士后研究员，是主要作者，进行了大部分具有挑战性的电生理学工作，包括使用薄脑切片和单细胞记录
这项研究揭示了一组特殊的神经元表达一组调节钠离子通道蛋白的基因
这些离子通道产生用于神经系统细胞间通讯的电信号
在这种情况下，当鸟唱歌时，这种集合使神经元能够以极高的速度和频率发出重复的尖峰信号——称为动作电位
该研究描述了仅持续0的“超快尖峰”
2毫秒—与大多数持续1毫秒或更长时间的动作电位峰值相比
一毫秒本身就快得惊人，是千分之一秒
此外，这些发现为理解涉及精细运动控制的人类行为和发育的各个方面的机制提供了新的途径
研究人员称，雄性斑胸草雀唱歌时所涉及的神经元和离子通道的集合与人类大脑初级运动皮层中一种类似的神经元集合非常相似，这种神经元被称为贝兹细胞
在人类已知的最大脑细胞中，贝兹细胞具有长而粗的轴突，可以以非常高的速度和频率传播尖峰信号
因此，它们被认为对涉及手、脚、手指和手腕的精细运动技能很重要
“想想一个钢琴演奏家，”合著者克劳迪奥·梅洛说
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博士
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，OHSU医学院行为神经科学教授
“他们的思维速度如此之快，他们不得不依靠学习和储存的记忆和行动
弹吉他是一回事
" 今天发表的这项研究是一次非正式谈话的结果，最初发生在OHSU马库姆山校区麦肯齐大厅咖啡馆的午餐时间
梅洛是一位行为神经科学家，他以斑马雀为动物模型，已经和冯·格什多夫交往了20年
一天在自助餐厅吃午饭时，梅洛突然打开他的笔记本电脑，展示了一只年轻雄性斑胸草雀的大脑图像，它的年龄刚好在会唱歌之前，随后的第二张图像揭示了一种蛋白质的泄露秘密的亚基，这种亚基是在这只鸟长大到可以开始唱歌后出现的
“在短短几天的时间里，发生了一些不可思议的事情，”神经电生理学和生物物理学专家冯·格斯多夫说
“我说，这正是我们一直在啮齿动物听觉系统中研究的蛋白质
它促进高频尖峰
" 梅洛说，这项新研究加深了对学习精细运动技能机制的科学理解
他说:“这是一个非常重要的模型，我们认为这项新研究具有广阔的潜力。”
冯·格斯多夫和梅洛说，3亿多年前分化的物种拥有相同的马达电路特性，这一事实证明了这一发现的力量
研究人员表示，他们在雄性斑马雀身上发现的神经元特性可能会通过收敛进化在速度和精度上得到优化
它还提出了当连接出错时可能涉及的机制
冯·格斯多夫(Von Gersdorff)表示，一些影响这些贝兹细胞的基因突变可能会导致相对温和的影响，如口吃，这可以通过学习来克服，而其他突变可能会产生更明显的影响，如那些与进行性疾病有关的影响，如肌萎缩性侧索硬化或ALS
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