摘要：通过观察大脑化学信号的潮起潮落，研究人员开始解散学习内在动机的分子机制。在一项对斑马雀的新研究中，研究人员表明，一场命中的多巴胺告诉幼鸟，他们的歌曲练习何时获得了回报。研究结果表明，当缺乏外部激励措施时，多巴胺就像内部的“指南针”一样。...

在他在达勒姆（Durham）的家庭办公室中，杜克（Duke）神经科学家理查德·穆尼（Richard Mooney）在歌曲中展示了一系列鸟的大脑图像。

在一个看来，看起来像是一幅刻画的绘画，说明了年轻的斑马芬奇（Zebra Finch）的众多尝试听起来更像是一个成年人，能够吸引伴侣。在另一种情况下，弯曲的线鸟大脑奖励回路中化学信号的潮起潮落。

穆尼（Mooney）说：“他们的歌听起来并不多。”

那是因为有些事情需要大量的练习来掌握。没有人第一次走上网球场，玩值得一击温布尔登的比赛，或者拿起钢琴并在一夜之间成为演奏者。

同样，在斑马雀科中，小鸡也不会以声带开始生活，以使其标志性的颤音，chir和窥视。他们花了一段时间才能掌握它。

穆尼说：“少年鸟为实现发声的精力付出的努力是巨大的。” “每天大约需要一个月的练习，每天多达10,000个练习。”

年轻的芬奇日复一日，每天又一个小时，即使没有人在听。他们精通的动机来自内部。现在，新的研究阐明了他们对学习歌曲的内在渴望的基础的大脑信号。它还对了解人类学习和神经系统疾病有影响。

多亏了新的工具和技术，包括机器学习的进步以及大脑中微妙而快速的化学波动的能力，Mooney和Duke Neurobiology教授John Pearson开始解散出为自己为自己的缘故推动学习学习的分子信号。

在3月12日发表的新研究中自然，团队将男性少年斑马雀科放入单个隔音室中，他们可以随意练习自己的歌曲。

在斑马雀，只有男性唱歌； Young Birse首先要仔细听父亲并记住他的歌，从而学习了他们的求爱歌曲。然后，就像婴儿学习说话一样，他们开始狂欢，他们的吱吱声逐渐变得更像歌曲。通过练习他们的歌曲并聆听结果，他们逐渐弄清楚了如何制作正确的音符和节奏，以匹配他们父亲的歌曲的心理模板。

从孵化的大约三个月才能成为熟练的歌手，需要一只斑马芬奇小鸡。

对Mooney来说，这是一个长期的摇滚迷，男性的练习课程有点像甲壳虫乐队的痴迷录音过程。穆尼说，“甲壳虫乐队可能已经做了一百次”。同样，“这些Birdsong数据集变得如此之快。”

这就是皮尔逊（Pearson）的团队的来源。要获取数据，他们开发了一种机器学习模型，可以分析数千个歌曲的演绎并进行每次尝试。

皮尔森说：“这样，我们可以一时的时间学习。”

他补充说：“有些尝试要好一些，有些尝试更糟。”通常，鸟类工作的时间越长，它们就越好。

随着鸟类逐渐掌握了曲调，小组还测量了鸟类基底神经节中释放的多巴胺水平，这是学习新运动技能的大脑的一部分。

多巴胺是大脑的化学使者之一，将有关学习，奖励和动机的重要信号从一个神经元传输到另一个神经元。

为了监测多巴胺，研究人员使用了由转基因蛋白制成的微小传感器，当在大脑中释放特定的神经化学物质时发光。该技术使基于测量电信号的常见方法在很大程度上看不见的大脑活动成为可能。

他们发现的东西使他们感到惊讶。每当鸟练习时，鸟的基底神经节中的多巴胺水平就开始升高。无论他们击中所有笔记还是错过了标记都没关系。换句话说，唱歌的任何努力都会激活大脑奖励途径中的信号。

当鸟类的表现要比典型的年龄表现更好时，鸟类的多巴胺猛增得多。信号回归时略有弱。

第一作者贾克恩·齐（Jiaxuan Qi）说，他们的年龄越好，多巴胺就越有所增加。杜克大学的神经生物学。

多巴胺长期以来一直在人类和其他动物如何从外部奖励和惩罚中学习。

以学习的孩子为例，因为他们想获得良好的成绩或避免责骂。或考虑将老鼠学习压力以施加食物的杠杆。

但是鸟类不需要胡萝卜或棍子来学习如何唱歌。由于鸟儿在练习期间独自一人，在隔音室中唱歌，所以他们没有得到任何外部反馈。

穆尼说：“没有人告诉那只鸟是他是荣誉学生还是要被拘留。”

取而代之的是，这些发现表明多巴胺像内部的“指南针”一样行动，以引导他们的学习。

团队的研究有助于解释即使没有外部激励措施，学习仍然是如何发生的。研究人员还发现，多巴胺并不是这种学习所需的唯一化学信号。

Qi能够证明另一个称为乙酰胆碱的化学信使在唱歌时会触发多巴胺在大脑中释放。它通过与神经元的另一部分结合而起作用，从而使鸟带来了民谣时的多巴胺增强。

Qi补充说，当给鸟类阻塞多巴胺或乙酰胆碱信号传导的药物时，鸟类的进展较小。

穆尼说：“学习基本上停止了。” “那只鸟仍然唱歌很多，但他似乎无法从中学习。”

穆尼说，潜在的影响超出了鸟脑。

皮尔森说：“这些发现跨越物种。” “涉及的大脑区域和神经化学物质（即基底神经节，多巴胺和乙酰胆碱）是由小鼠，灵长类动物，人类共享的。本质上是每种具有骨架的动物。”

研究鸟类学习如何唱歌可以帮助研究人员更好地了解人类如何学习其他运动技能，例如说话，杂耍或演奏乐器。从这个意义上讲，穆尼说：“鸟鸟的学习与孩子自发获得这些非凡技能时的工作非常相似。”

基底神经节中的多巴胺信号传导问题也与包括帕金森氏症和精神分裂症在内的多种疾病有关。

皮尔森说：“我们了解这些地区非常重要，而这只鸟是遵守这些原则的一种手段。”

穆尼说：“在所有存在的科学领域中，大脑可能是最糟糕的理解，这对于人类是基础。”

这项研究得到了美国国立卫生研究院的赠款（5R01 NS099288，RF1 NS118424，F32 MH132152和F31 NS132469）。