《科学》:新手带娃小贴士——多听

2020-12-16 15:57:25 0点赞 0收藏 0评论

《科学》:新手带娃小贴士——多听

文献:Schiavo, J.K., Valtcheva, S., Bair-Marshall, C.J. et al. Innate and plastic mechanisms for maternal behaviour in auditory cortex. Nature 587, 426–431 (2020).

导读作者:Veronica | 封面:Linde Raats

宝宝哭闹的时候,妈妈总能在第一时间认出宝宝的哭声。哭闹的声音各异,有的是因为饿了,有的是因为要换尿布了,有的纯粹就是不开心。神奇的是,妈妈总能分辨出来不同的哭闹声,无论在忙什么都会马上赶来安抚宝宝,止住啼哭。

这似乎不仅仅是人类妈妈的本领,很早之前科学家就发现,鼠妈妈也能分辨小鼠宝宝的求救信号(distress call),即使每次的求救信号都不一样,鼠妈妈依然能准确识别出来这些信号,并及时把小鼠重新衔回身边。这种本领是与生俱来的,还是后天习得的呢?近日,来自纽约大学的一群研究人员回答了这个问题。

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通过测量,研究者首先得出小鼠求救信号的声音特点是各重复音节之间的时间间隔(Inter-syllable intervals, ISIs)在75毫秒到375毫秒之间。于是,他们将ISIs约在175毫秒左右的设为原型(prototypes)求救信号,并在保证其他特性不变的情况下,在原型信号中人为延长或缩短音节间的时间间隔,制造出各种变形的求救信号(morphs)。一般来说,鼠妈妈只会衔回能发出声音的鼠宝宝,而不会理会处于麻醉状态的鼠宝宝,有趣的是,一旦研究者给麻醉状态的鼠宝宝“配乐”出ISIs为75-375毫秒的求救信号,鼠妈妈便开始衔回麻醉鼠宝宝了,而如果只“配乐”单音节、或者ISIs大于375毫秒的求救信号,鼠妈妈则很少会有衔回宝宝的行为。

这种鼠妈妈对求救信号的敏感性是否先天就有呢?为了回答这个问题,研究者通过钙信号成像法分别观察了两种处女鼠左侧听觉皮层兴奋性神经元的信号反应。一种为完全无经验的处女鼠(没见过鼠妈妈听到求救信号后衔回鼠宝宝行为,naïve virgins),另一种则为有经验的处女鼠(见过鼠妈妈听到求救信号后衔回鼠宝宝行为,experienced virgins)。他们发现,两种处女鼠对原型求救信号都有强烈的反应。而对ISIs为75—375毫秒的变形求救信号,无经验处女鼠的反应较弱,有经验处女鼠则反应强烈。也就是说,与无经验处女鼠相比,有经验处女鼠对求救信号ISIs的选择性更广谱,而无经验处女鼠仅能识别175毫秒的原型求救信号

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图1:经验处女鼠和无经验处女鼠

对不同ISIs求救信号的神经选择性

- Schiavo et al., Nature-

有趣的是,虽然无经验处女鼠识别鼠宝宝求救信号的能力远不如有经验的处女鼠,但如果将无经验处女鼠放进同一个鼠妈妈养宝宝的笼子里(共笼, co-housing),它们也很快就能学会识别求救信号,开始衔回小鼠。如果通过钙信号成像记录无经验处女鼠的兴奋性神经元的“学习”过程,研究者则发现这些原本只对原型求救信号有选择性的神经元,在共笼后慢慢地变得对其他ISIs的求救信号有更广谱的选择性了。更神奇的是,如果给共笼的处女鼠定期播放一段通常不会引起神经元反应的长间隔ISI求救信号(ISI 为575毫秒),这些神经元竟慢慢地对575毫秒的求救信号也产生了选择性。

这些神经元的“学习”过程是否与大名鼎鼎的催产素(Oxytocin)有关呢?为了搞清楚这个问题,研究者给处女鼠在播放求救信号的同时通过光遗传技术抑制催产素神经元的活性。结果发现当催产素神经元被抑制以后,无论是对活动的小鼠还是“配乐”原型求救信号的麻醉小鼠,处女鼠衔回鼠宝宝的行为都减少了,不仅如此,听皮层的神经元对求救信号的广谱选择性也没有如约出现——看来,催产素不仅广泛参与育婴行为,它的活性在母鼠识别求救信号的学习过程中也非常关键

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