生物学家报告说鸣禽中的基因可以提供有关人类语言障碍的线索

根据eLife期刊发表的一项新研究，对鸣禽如何学习唱歌的见解提供了有关人类语言障碍的有希望的线索，并可能导致治疗它们的新方法。

大约有9,000种鸟类，其中约一半是鸣禽。当这些鸟唱歌时，称为FoxP2的主基因的活性在称为区域X的声音控制中涉及的大脑的关键区域中下降.FoxP2的减少产生数千个其他基因的活性的变化。

FoxP2在人类言语中也发挥着重要作用。加州大学洛杉矶分校综合生物学和生理学教授，该研究的高级作者斯蒂芬妮怀特认为，FoxP2及其引起的变化可能是声乐学习的分子基础的一部分。在人类和鸟类的细胞过程同时产生全长蛋白和较短的方式这个基因版本的蛋白质。长版本调节其他基因;简短版本的作用仍然是个谜。长版本中具有突变的人类的言语存在问题。

为了防止X区的这种下降，White的研究团队使用类似于人类基因治疗的方法在雄性斑胸草雀中插入一种FoxP2。在这样做之后，当鸟儿唱歌，而不是他们的FoxP2水平下降，水平仍然很高。FoxP2水平与鸟类歌唱的脱钩阻碍了他们的歌曲学习。

“从某种意义上说，这可能是'实践变得完美'的分子版本，以及为什么人们需要一遍又一遍地重复运动技能来学习它们，而不仅仅是让别人告诉你，”怀特说。

怀特说，很少有语言障碍的治疗方法得以发展，因为科学家对声乐交流的分子基础知之甚少。这项研究的结果可能导致为人们的言语问题创造新的治疗方法，包括自闭症儿童和FoxP2突变版本的人。怀特对人类行为感兴趣，但表示人类很难在细胞和突触水平上进行研究。

通过在关键时期的反复试验，这些鸟儿会产生一首适合求爱的歌曲。鸣鸟，就像人类一样，在青少年时期最擅长学习声乐交流技巧。在鸟类中，这是当他们学习一首他们将在以后的生活中使用的歌曲作为求爱之歌。在人类中，这是最容易学习语言技能的时候。在这个关键时期结束后，人们更难学习语言，并且某些鸟类更难学习他们的歌曲。雄性斑胸草雀在孵化后35至100天学会唱一首求爱歌曲。

怀特和她的同事们开始确定FoxP2在学习关闭的关键时期之前和之后如何影响斑马鱼的数千种其他基因。

“我们在幼鸽中发现了一系列基因，这些基因在唱歌时会发生变化，与学习有关，”怀特说，他也是加州大学洛杉矶分校脑研究所的成员。“这些模式在老鸟身上消失了。其中许多基因对人类语言发展至关重要。”

研究人员发现，将类似于基因治疗的方法应用于长版FoxP2会破坏学习。令他们惊讶的是，将这些方法应用于短版本并没有。相反，它导致歌曲在演绎之间的变化较小。

“我们确定了涉及关键时期声乐学习的基因网络，包括与人类言语相关的基因，”怀特说。“药理学上针对这些途径可能会导致开发治疗人类通讯缺陷的新药。”

科学家研究了X区的数千个基因，这些基因是鸟类歌曲电路的重要组成部分。(区域X位于雄性雀科的基底神经节，位于大脑皮层下方。)

怀特说，区域X中的这些基因以协调的方式变化，就像一个由导体领导的管弦乐队，以FoxP2为导体。

“并不是所有基因(或乐器演奏者)都变得吵闹或变得安静;而是他们以协调的方式改变，”怀特说。“我们将这些称为'基因套件'，其中一套基因与幼鸟的学习高度相关。”

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