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鳥類歌唱的祕密 |
文/Heidi Ledford;譯/陳靜妍 |
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研究發現,鳥類體內有一種「節拍器」能夠控制唱歌的速度(圖/Nature雜誌提供)
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研究人員發現,鳥類的體內有一種「節拍器」,能控制唱歌的速度。科學家運用冷卻裝置,冷卻斑胸草雀腦中的一小塊區域,揭開了鳥類如何按節拍唱歌的祕密;對於人類如何調節語言速度、製造音樂,這項研究結果也能做為參考。
麻省理工學院的麥可‧隆恩和麥可‧費伊使用一部裝置,以冷卻斑胸草雀腦部的高級發聲中樞,這個中樞包含兩個區域,位於鳥前腦的後方,接近腦部表面之處,左右各一。這個中樞系統和鳥類的歌唱有關,但確切的功能則並不清楚。
研究人員在成年斑胸草雀的大腦裡植入由黃金製成的冷卻元件,覆蓋高級發聲中樞的兩個區域,面積只有一釐米乘以二釐米。接著,他們使用一種稱為「珀爾帖效應」的熱電原理,以電流將熱度由一端傳輸到另一端,精確地降低此區域的溫度。
高級發聲中樞的溫度降低攝氏六點五度時,鳥類歌唱的速度減緩百分之四十五,對於其他特色(如音調或音符的順序)則沒有影響。接著,研究小組冷卻另一個和歌唱有關的區域,稱為「弓狀皮質櫟核(RA)」,但並沒有同樣的效果。研究人員表示,這樣的結果確認高級發聲中樞的確是鳥類的節拍器。「找出大腦的哪一個部分負責掌管節奏是很困難的事,」費伊表示,「我們並不清楚冷卻大腦的任一區域會不會讓電路中斷,倒是很意外地發現冷卻高級發聲中樞會讓節奏變慢。」
理察‧莫尼是一位神經生物學家,在北卡羅萊納州的杜克大學醫學中心研究鳥類發聲。他非常欽佩這項研究技術,並表示可以用來研究大腦其他區域的功能,「這是工程、物理結合生物的美麗展現。」
這項發現也鞏固了費伊的理論,鳥類的歌唱機制是來自神經元的「骨牌效應」。高級發聲中樞發送訊號到歌唱網路的其他區域,然後再決定其他的特色,如鳥類製造的音調、音量等。
「看起來似乎很像音樂盒,」他說,「一個旋轉的鼓狀物控制速度,上面有許多凸出物,如果旋轉速度降低,音符仍舊相同,只是速度更慢。」
費伊希望這樣的研究結果有助於瞭解人類的口語、語言,甚至製造音樂所需要的活動,這是研究鳥類大腦的許多科學家所共同冀望的。「對於語言和音樂的表現如何啟動,我們目前仍然沒有詳細的資料,」莫尼表示,研究鳥類的歌唱,「我們可以一窺聲帶運作的一般機制。」
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