«Что на ужин?» Слова катятся от языка, даже не думая об этом — для взрослых, по крайней мере. Но как люди учатся говорить как дети? Теперь, новое исследование у мышей показывает, как ген, названный FOXP2, вовлеченным в языковой беспорядок, возможно, изменился между людьми и шимпанзе для создания обучения говорить возможный — или по крайней мере немного легче.Как уникально человеческая черта, язык долго сбивал с толку эволюционных биологов.
Только когда FOXP2 был связан с генетическим отклонением, вызванные проблемы в формирующихся словах могли они даже начинать изучать корни языка в наших генах. Вскоре после того открытия бригада в Макс. Планке Институте Эволюционной Антропологии в Лейпциге, Германия, обнаружила, что всего две основы, письма, составляющие ДНК, отличили человека и версии шимпанзе FOXP2.
Чтобы попытаться определить, как те изменения влияли на функцию гена, та группа поместила человеческую версию гена у мышей. В 2009 они заметили, что эти «гуманизированные» мыши произвели более частые и сложные крики тревоги, предположив, что человеческие мутации, возможно, были вовлечены в развитие более сложной речи.Другое исследование показало, что у гуманизированных мышей есть различная деятельность в части мозга, названного striatum, вовлеченным в изучение среди других задач. Но детали того, как человеческие мутации FOXP2 могли бы влиять на реальное изучение, остались темными.
Решить тайну, Макс. Планк исследователи, посланные аспиранта Кристиана Шрайвайса для работы с Энн Грейбил, нейробиологом в Массачусетском технологическом институте в Кембридже.
Она – эксперт в испытании ума мыши путем наблюдения, как быстро они могут учиться находить вознаграждения в лабиринтах.В людях и других животных, изучение происходит двумя способами, объясняет Грейбил. Первое требует ломки задачи под рукой в отличные шаги и выполнение их по одному. Например, чтобы учиться ехать на велосипеде, Вы сначала должны не забыть держать рули прямо, затем помещать Ваши ноги на педали, и наконец продвигаться с Вашими ногами, чтобы заставить педали распространяться вокруг.
В некоторый момент, тем не менее, эти постепенные движения становятся привычкой, и Вы переключаетесь на второй тип изучения, основывающегося на не сознающем повторении. Теперь, Ваша велосипедная поездка улучшается просто путем повторения задачи, вместо того, чтобы продумать каждый шаг.
Для выяснения, какому типу изучения, возможно, помогли изменения в человеческой версии FOXP2 Schreiweis проверил гуманизированных мышей в лабиринтах. В некоторых случаях мыши были обязаны помнить, что поворачивание направо всегда приводили к вознаграждению, указание, что они получили повторяющуюся привычку к поворачиванию направо, и их умение стало «не сознающим».
В других случаях они должны были озираться и выяснить это, вознаграждение всегда было на восточной руке лабиринта, задача, потребовавшая поведенческой гибкости постепенного изучения. Поэтому, в зависимости от того, где в лабиринте мышь начала, это должно было озираться для выяснения, куда пойти.Когда гуманизированные мыши и дикие мыши были помещены в лабиринты, затронувшие оба типа изучения, гуманизированные мыши справились с маршрутом к вознаграждению быстрее, чем их дикие коллеги, отчет Schreiweis, Graybiel и их коллеги онлайн сегодня в Продолжениях Национальной академии наук.
Но то, когда мыши были заняты всего одним типом изучения, гуманизировалось, и дикие мыши одинаково успели на всех испытаниях. Это было неожиданно; исследователи предсказывают, что гуманизированные мыши имели бы преимущество в по крайней мере одном из типов изучения.Когда другие ученые пытались повторить испытания лабиринта, показавшие различие между дикими и гуманизированными мышами, однако, они, также, не нашли различия в изучении способностей. «Это было очень захватывающим, но немного печальным, также», Грейбил вспоминает.
Она начала задаваться вопросом, было ли улучшение, которое они видели первоначально, связано со взаимодействиями между двумя типами изучения. Бригада также поняла, что Schreiweis настроил ее лабиринты в переполненной лаборатории, полной компьютеров, скамей лаборатории и стенных плакатов, к которым могли повернуться мыши для подсказок об их месте в лабиринте. Напротив, другие бригады сделали свои испытания в менее загроможденном, или даже пустой, комнаты.Когда Schreiweis и ее коллеги откладывают их лабиринты в переполненной комнате, гуманизированные мыши, превзойденные еще раз.
Кроме того, в еще одной серии испытаний, они продемонстрировали, что гуманизированные мыши, уже обученные в постепенном изучении, с большей готовностью смогли переключиться на повторяющееся изучение. И сотовые исследования поддержали это заключение: Каждый тип изучения включает другую часть striatum, и часть для изучения повторением была более запущена для действия у гуманизированной мыши.Результаты предполагают, что человеческая версия гена FOXP2 может позволить быстрый выключатель к повторяющемуся изучению — способность, которая, возможно, помогла младенцам 200,000 лет назад лучше общаться с их родителями.
Лучшая коммуникация, возможно, увеличила их разногласия выживания и позволила новой версии FOXP2 распространиться всюду по всему населению, предлагает Бьорна Брембса, нейробиолога в университете Регенсбурга в Германии, не связанного с работой.«Результаты соответствуют хорошо тому, что мы уже знали о FOXP2, но, значительно, устраните разрыв между поведенческим, генетическим, и эволюционным знанием», говорит Дайан Ньюбери, генетик в Центре Wellcome Trust Человеческой Генетики в Оксфорде, Великобритания, кто не был связан с новым исследованием. «Они помогают нам понять, как ген FOXP2, возможно, был важен в развитии человеческого мозга и направляет нас к нервным механизмам, играющим роль в речи и овладении языком».
Фаранех Варга-Хэдем, познавательный нейробиолог в Университетском колледже Лондона, не связанный с работой, также приветствует исследование, но не уверен, насколько релевантный результаты к речи в частности. В экспериментах лабиринта мыши зависят от визуальных сигналов для выяснения, что сделать, тогда как младенцы отвечают на аудио сигналы. «Если Вы действительно хотите иметь дело с правильной [мозговой] схемой, Вы должны работать с правильными стимулами», говорит она.
Изучите соавтора Саймона Фишера из Макс. Планка Института Психолингвистики в Неймегене, Нидерланды, подчеркивает, что FOXP2 является всего одной частью этой эволюционной проблемы. «Ясно, что наша человеческая речь и языковые мощности включают много различных генов, взаимодействующих в сложных сетях, таким образом, никогда не будет объяснения нашей уникальной способности с точки зрения просто единственной молекулы».