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本研究利用电生理与声谱分析相结合的方法,对成年雄性斑胸草雀(zebra finch,Taeniopygia guttata)正常鸣唱与损毁弓状皮质栎核(robust nucleus of the arcopallium,RA)后鸣唱进行了声学特征的分析,同时对单独损毁左右两侧RA核团后的鸣唱进行了声学特征的比较。研究RA核团和鸣唱行为之间的关系,将为鸣禽发声调控提供声学特征上的依据,也为揭示鸣禽发声的神经机制提供一定的证据。
成年雄性斑胸草雀自然状态下鸣声婉转动听,音节多具快速频率调制特性,构成复杂。鸣曲频率范围为600~20000Hz,能量集中在3000~5000Hz。损毁左侧RA后,音节时程(sound duration,SD)缩短,音节间隔(interval of single syllable,Iss)增长,时间特性改变。频率低端(low frequency,LF)、频率高端(high frequency,HF)、主频率(principal frequency,PF)降低。幅值与品质因数(quality factor,Q6dB)也分别下降了12%和28%。但经统计学检验后,手术前后鸣曲的声学参数均无显著差异(p>0.05)。损毁左侧RA后,鸣曲无论是在音调、响度还是在音色方面均没有发生变化。损毁左侧RA对鸣曲无影响。损毁右侧RA后,与损毁左侧RA后的情况明显不同,由悦耳动听的鸣曲转变为一连串颇有规律的单音节叫声,快速频率调控能力丧失。参数的总体趋势与左侧损毁组的一致:SD缩短,Iss增长;LF、HF降低;PF、幅值、Q6dB分别下降了37%、50%和53%。其重要参数在术前与术后均有极显著差异(p<0.01)。即损毁右侧RA后,鸣曲无论是在音调、响度还是在音色方面均发生了明显的变化。
鸣唱是一个复杂的习得运动行为,受脑两侧均存在的鸣唱控制核团相互联系的网络控制。鸣唱核团的左侧或右侧损毁将对鸣曲结构产生不同的影响,这暗示了正常的鸣曲输出归因于两条平行但功能不同的运动通路的激活。损毁左侧RA,鸣曲的大部分参数稍下降,而损毁右侧RA,鸣曲参数显著下降。对比左侧和右侧损毁组的鸣曲可发现,左侧损毁组鸣曲与正常对照组鸣曲无甚差异,音节种类没有发生变化;而右侧损毁组发出的仅仅是有规律的单音节重复叫声,与正常鸣曲差异显著。两者引起的效应存在明显差距。提示斑胸草雀脑鸣唱控制核团确实存在“右侧优势”现象。RA在维持斑胸草雀习得性鸣曲的声学特性上具有重要作用。