神经科学家发现了斑马雀歌鸟的发声变化与老化大脑之间的联系,这可能有助于人们更早地诊断帕金森病和阿尔茨海默病等疾病。
亚利桑那大学的神经科学家在研究歌鸟大脑时发现,衰老改变了控制鸟类歌曲的基因表达。这一发现可能会导致人类神经退行性疾病(例如帕金森病和阿尔茨海默病)更早的诊断和更好的治疗,这些疾病在早期阶段已知会妨碍声音的产生。
这项研究发表在期刊《衰老神经生物学》上,发现随着鸟类衰老,与歌唱相关的大脑区域中相互作用的基因网络发生了戏剧性的变化。这些网络的核心是“中心基因”,它们驱动其他许多基因的活性。对中心基因的更好理解可能是开发与年龄相关疾病的治疗的关键。
首席研究作者查尔斯·希金斯(Charles Higgins)表示:“如果你能制造一种能够影响特定中心基因的药物,你可能会影响到周围数百个其他基因,并看到宏观效果。”希金斯是神经科学系和电气与计算机工程系的副教授,也是大学BIO5研究所的成员。“例如,这可能是一种能够减缓阿尔茨海默病的药物。”
这项研究是最新的一项研究,探讨了发声与衰老之间的联系。高级研究作者朱莉·E·米勒(Julie E. Miller)也是神经科学系的副教授,她多年来一直使用斑马雀歌鸟研究这些联系。
米勒表示:“有些令人振奋的消息是,尽管基因发生了变化,鸟仍然能够产生歌曲行为,这表明鸟也在适应大脑中发生的事情。”“这可能为人类提供恢复力策略。”
斑马雀是澳大利亚的原生物种,其大脑与人类大脑在外观上非常相似,尤其是被称为基底神经节的区域,负责运动功能,包括语言,米勒说。斑马雀通过模仿父母和周围其他鸟类来发展它们的鸟鸣——与人类学习说话的方式相同。
对于研究人员而言,也许最重要的是,鸟鸣也是大脑变化的可测量标志,允许科学家观察歌曲的音调、音量和强度如何随着其他因素的变化而变化。
在他们的最新论文中,米勒和她的同事记录了36只年龄差异较大的鸟的歌曲,并研究了与唱歌相关的基因在鸟鸣生长过程中如何开始表现得不同。
他们发现,基因网络在年轻鸟类中开始时表现为广泛的活动,而随着鸟类年龄的增长,活动逐渐缩减到仅几个单一基因。
米勒表示,她希望进一步的研究能够揭示斑马雀随着年龄增长对中心基因的变化。
她说:“真正的逻辑目标是尝试理解这些中心基因是否重要,它们对歌曲有何影响,以及如果我们操控它们的表达,是否能够防止或减缓影响我们声音沟通的衰老过程?”
其他论文的研究人员包括斯里·哈沙·维斯瓦纳特(Sri Harsha Vishwanath),他是动物和比较生物医学科学学院的研究生研究助理;菲奥娜·麦卡锡(Fiona McCarthy),动物与比较生物医学科学的教授;米勒实验室的前本科生米歇尔·戈登(Michelle Gordon);以及亚利桑那州立大学的副教授比亚特·彼得(Beate Peter)。
该研究得到了国立卫生研究院国立老龄化研究所的支持,奖励编号为P30AG019610和P30AG072980,资助给亚利桑那阿尔茨海默病研究中心,并通过J.E.米勒的子奖励进行。此项工作还得到了亚利桑那州卫生服务部和亚利桑那州根据ADHS拨款编号CTR057001的支持。