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斑马雀科的“X区”可能为人类言语障碍提供见解

<p>雄性斑胸草雀在大脑区域中有大约2,000个基因,称为“区域X”,与唱歌显着相关,也在人类中发现</p><p>当鸟类和加州大学洛杉矶分校的科学家开发出一种方法时,基因的表达水平会发生变化看看哪些基因在一起变化他们希望利用人类大脑和鸣禽大脑之间的相似性来更好地理解与语言有关的疾病</p><p>小鸟的歌曲可以提供有关人类口吃和言语相关疾病的宝贵见解</p><p>病情,包括自闭症和中风</p><p>加州大学洛杉矶分校生命科学家和同事们的新研究提供了乐观的理由科学家们发现,在雄性斑胸草雀的大脑区域中称为“X区”的大约2,000个基因与该地区超过1,500个基因的歌唱显着相关,这是一个关键部分鸟类的歌曲电路,正在首次报道以前,包括加州大学洛杉矶分校团队在内的一组科学家在X区发现了大约400个基因</p><p>当这只鸟唱出来时,所有基因的表达水平都会发生变化“我们之前不知道所有这些基因都受到唱歌的调节,“加州大学洛杉矶分校综合生物学和生理学副教授,新研究的高级作者斯蒂芬妮怀特说</p><p>她认为2000个基因 - 人类也有共同点 - 可能对人类言语很重要</p><p>研究发表在神经科学期刊“神经元”杂志的网络版上,并将出现在即将出版的印刷版“一种方法(UCLA c o-author)Steve Horvath开发让我们看到哪些基因在一起变化,因此哪些基因在网络中相互关联,“White说”我们可以看到哪些是与其他基因连接最多的中枢基因,如一个社交网络 - 受欢迎的孩子我们也可以识别孤独孩子的遗传等价物史蒂夫的分析让我们将基因组合在一起,看看谁与谁互动“比科学家之前已知的更多基因参与发声虽然语言是唯一的人类,它有组件 - 例如创造新声音的能力 - 鸣禽和其他动物与我们分享斑马雀可能使用与人类相同的基因创造新的声音,怀特说,他也是加州大学洛杉矶分校脑研究所的成员雄性斑胸草雀在孵化后35天至100天之间学会唱一首求爱歌曲,此时它们是性成熟的区域X位于雄性雀科的基底神经节中,位于b下方雨的皮层只有雄性拥有完整的电路设置,可以让它们模仿声音雌性斑胸草雀不会学习求偶歌曲而且没有类似于X区的大脑区域人类没有区域X“在你的大脑,我知道基底神经节参与你的演讲,但我不确切知道哪些细胞,“怀特说”如果我知道哪些细胞,我可以看到基因是什么我们不能在人类中做到这一点,但我们可以在斑胸草雀 - 我们有“两个看起来特别重要的基因是FoxP2,一个”主基因“指导许多其他基因打开和关闭,这对人类言语和鸟类,以及reelin至关重要一个被怀疑导致自闭症易感的基因自闭症儿童常常有语言障碍reelin和FoxP2可能在人类言语和言语障碍中发挥关键作用“没有人认为reelin在发声中有作用,”怀特说</p><p> “我们现在已经找到了对声乐学习很重要“2001年发表的一项研究揭示了英格兰一个家庭成员中FoxP2的单一突变,患有严重的言语障碍四代,这个家庭的一半成员有言语和语言障碍,这些家庭成员中的每一个都有突变那些没有这种疾病的家庭成员没有突变最近的神经科学研究提供了大脑与我们行为之间联系的见解,包括我们的行为如何影响基因表达“每个人知道大脑控制着我们的行为,但在神经科学方面,最近,我们一直在学习我们的行为也能控制我们的大脑并改变大脑的运作方式,“怀特说”如果你是一名专业钢琴家,你实际上扩大你大脑中用于弹钢琴的领域当你练习钢琴时,一套基因就会被打开 当你练习击打网球发球或棒球时,一套基因被打开我们的研究结果表明,不同的基因套件会因不同的行为而被激活“行为如何改变大脑</p><p>一种方法是通过改变基因的表达特定的行为可以激活许多基因我们的行为如何随着时间推移实际上改变我们大脑中的基因并影响我们后来的行为“怀特的实验室在早期的研究中表明当成年雄性斑马时在X区,FoxP2的数量急剧下降在目前的研究中,加州大学洛杉矶分校的综合生物学和生理学助理研究员朱莉米勒在怀特实验室进行研究,让27只雄性斑胸草雀唱得那么多想要(其中18个人唱歌)在早上两个小时 - 一个减少FoxP2的活动她然后从斑胸草雀的基底神经节移除了区域X她还移除了区域X旁边的组织,它仍然是基底神经节的一部分,包含相同的基因但对唱歌不重要;这个组织参与运动,如飞行和栖息米勒和奥斯汀希利亚德,加州大学洛杉矶分校神经科学跨部门计划的研究生,也在怀特实验室进行研究,然后研究相同的基因是否在X区和其他组织中发生变化基因可以“开”或“关”,但是有度数,比如淡淡的调光,怀特注意到“你问,'当鸟儿像鸟儿一样跳跃时,它是同一组分子上下移动吗</p><p>”答案是否定的;他们是非常不同的,“怀特说”我们确切知道神经元控制这种行为的原因我们可以隔离它们“总的来说,科学家在X区研究了20,000个基因(以确定哪些基因参与了歌曲)和X区以外(了解哪些基因参与飞行和栖息)“当我们观察基底神经节的两个部分 - 区域X,这对于歌曲很重要,而在区域X之外,这对其他行为很重要 - 我们看到了惊人的相似总体水平的基因表达,“怀特说”没有显着差异这些基因是如何相对于彼此变化的不同“有大约9,000种鸟类,其中大约一半是鸣禽海豚,大象和一些蝙蝠物种也模仿发声,怀特说人类大脑和鸣禽大脑之间有着重要的相似之处“我对人类行为非常感兴趣,”怀特说,“但是人类过于复杂,无法在细胞和突触层面严格学习为了研究语音问题,我们需要一个专门研究学习声音的模型,如鸣鸟“在未来的研究中,怀特的实验室将研究达林在雀斑中的作用和她和她的同事们也将继续研究FoxP2她还计划研究数百种一起移动的基因除了White,Miller和Hilliard之外,研究合着者包括加州大学洛杉矶分校的UCLA分子,细胞和加州大学洛杉矶分校的研究生Elizabeth Fraley</p><p>在White实验室进行研究的综合生理学部门间项目,以及加州大学洛杉矶分校人类遗传学和生物统计学教授Steve Horvath该研究由美国国立卫生研究院国家精神卫生研究所联邦资助来源:Stuart Wolpert,加州大学洛杉矶分校新闻室图片:

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