这些老鼠尽情歌唱——这对神经科学有益

“唱歌的老鼠”这几个字可能会使人回想起灰姑娘的朋友们，以及另外三只啮齿动物唱出的尖锐而又优美和谐的圣诞歌曲。

这些会唱歌的老鼠可能是虚构的，但会唱歌的老鼠确实存在——尽管它们的歌声听起来与 Gus Gus 或 Alvin 的歌声完全不同。有些老鼠会发出吱吱的曲调来吸引雌性，尽管它们并不总是能被人耳听到。但Scotinomys teguina （通常被称为 Alston 的歌鼠）会匆匆穿过中美洲云雾林，并突然发出可听见的歌声来交流和寻找配偶。有趣的是，雄性老鼠经常会进行快节奏的来回唱歌决斗，其反应速度只有 Aaron Sorkin 笔下两个焦躁不安、争吵不休的角色能与之匹敌。

玩笑归玩笑，这些热带老鼠确实很特别。它们用近 100 个可听见的音符唱歌交流，而且几乎能立即做出反应，就像人类在对话中做出反应一样。这一壮举需要大脑各区域和许多不同肌肉之间进行超快速的协调和交流。

其他动物，比如宽吻海豚，也有这种对话能力，生物学家和神经学家称之为“轮流说话”。科学家们还不能确定这些动物的大脑的哪些部分使它们如此善于交谈，部分原因是在实验室中研究海豚等动物非常困难和复杂。然而，阿尔斯顿的歌唱鼠（请原谅这个双关语）是一只完美的实验室老鼠——它本质上是传统实验室老鼠Mus musculus的表亲。

“人类擅长快速对话。对话中说话者之间的停顿时间只有五分之一秒，”纽约大学神经学家迈克尔·朗说。“我们真的不知道大脑是如何做到这一点的，人类的大脑非常复杂，有近 1000 亿个神经细胞。”朗继续说，老鼠的大脑要简单得多。从历史上看，研究表明，研究这些更简单的生物是了解我们自己大脑的一个很好的起点。在意识到热带唱歌生物的潜力后，朗和纽约大学医学院的神经科学家团队从哥斯达黎加带来了一些，并开始研究。

“我们很高兴发现我们可以在纽约市的实验室里饲养这些啮齿动物，”朗说。“它们是野生动物，所以它们很快就会变形，但有了运动器材和丰富物品、玻璃容器和特定饮食，它们就会茁壮成长。非常快乐。”

朗和他的同事利用一系列神经科学技术和一些实验，发现了唱歌小鼠大脑中负责快速、轮流、有音乐感的对话的区域。该团队将该区域称为口面运动皮层，简称 OMC，这是他们在周四发表在《科学》杂志上的研究中指出的。

研究人员一开始就想了解小鼠唱歌行为的具体细节。“我们知道小鼠独自唱歌和群唱时会唱不同的歌曲，但我们并不真正了解其中的规则，”纽约大学另一位神经科学家、研究作者阿卡鲁普·班纳吉 (Arkarup Banerjee) 说道。因此，在第一次实验中，他们将两只互不相识的小鼠关在一个笼子里，它们可以听到对方的声音，但看不到对方。通过研究它们的音乐对话，班纳吉了解到了规则：小鼠很有礼貌，它们独自唱歌和与同伴一起唱歌时歌曲不同。“它们不会重叠唱歌，要做到这一点，它们必须非常清楚另一只小鼠何时停止或开始唱歌，”他说。当一只小鼠停止唱歌时，另一只小鼠会在一瞬间做出回应——但与大多数人类不同，它绝不会打断。

下一个任务是确定负责小鼠礼貌唱歌的潜在大脑区域。通过手术植入的电线和电极，研究小组能够测量与小鼠唱歌时下颌特定肌肉的收缩相对应的大脑电信号。他们基本上能够看到小鼠在唱歌时收缩某些肌肉时大脑的哪些部分会“亮起来”。哪个区域亮起来了？当然是 OMC。

为了更好地了解该区域在小鼠歌曲中的作用，研究人员使用电极摆弄动物的 OMC——他们加快和减慢该区域的电流。当受到过度刺激时，小鼠会在对话中停顿并唱错音符。但当实验人员“冷却”OMC（他们使用朗在之前的人类研究中开发的方法）时，小鼠唱出了正确的音符，但速度要慢得多。研究人员对此很感兴趣，于是决定暂时完全消除 OMC 中的活动，以完全解密其功能。

研究人员将一种名为 mucosimol 的化合物直接注射到小鼠的 OMC 中，使该区域沉默，这种化合物已知可以抑制某些大脑功能。作为对照，一些小鼠注射的是生理盐水。然后，研究小组播放了 Alston 小鼠歌曲的录音，以促使注射药物的小鼠做出反应。Long 说，他们通过扬声器播放提示歌曲，以避免某天唱歌的小鼠感到“害羞”时出现问题。

至关重要的是，服用安慰剂的老鼠照常唱歌。但 OMC 失活的老鼠无法唱歌回应。“失活的老鼠仍然可以独自唱歌，但无法进行来回对话，”班纳吉说。这表明了 OMC 的真正功能：它不是负责唱歌本身，而是负责快速、一触即发的对话能力。朗说，这一发现令人兴奋，尤其是考虑到该区域可能在人类身上发挥类似作用。

“每 10 人中就有 1 人患有沟通障碍，无论是自闭症还是中风造成的创伤，”朗说，并补充说他已经开始研究人类大脑中的相关对话机制。“随着首次阐明导致哺乳动物大脑中声音转换的大脑机制，未来治疗干预将真正有机会。”