孟加拉雀
最近，一些研究提出，基因的差异可以用来预测学习成果。但这真的意味着基因限制了个人的学习潜力吗？还是反映了标准化的教育体系以牺牲他人为代价，让某些天生的学习风格和能力更具优势？来自美国加州大学旧金山分校的一项新研究支持了第二种解释。起初人们认为似乎是基因限制了鸟类学习歌曲的能力，但通过调整教学方法，使之更符合个体的遗传倾向，这种限制可以在很大程度上消除。这项研究了解了基因和经验如何共同塑造复杂行为背后的大脑回路，相关论文于9月10日发表在elife杂志上。
长期以来，教育研究人员一直提倡根据不同学生的具体学习风格量身定制课堂教学。然而，严格对照的研究一直无法确定这种方法的好处。“解开基因和经历对人类学习成果的影响是极具挑战性的。”加州大学旧金山分校综合神经科学中心生理学和精神病学教授、霍华德·休斯医学研究所的研究员Michael Brainard博士说，“在鸣禽身上研究这种学习方式的好处是，我们可以在实验中严格控制鸣禽个体的遗传背景和它们接受的指令。”
雄性孟加拉雀在很小的时候就会模仿父亲的歌声来学习唱歌。这导致了该物种特有的鸣声在家族中不同的变体间代代相传。例如，一些鸟类家族的鸣叫声往往比平均水平要慢，而另一些鸟类家族喜欢快节奏的旋律。Brainard和其他研究人员长期以来一直在研究这种明显的“文化学习”，将其作为人类儿童如何从父母那里学习语言和其他复杂行为的模型。
当David Mets博士加入Brainard的实验室时，他想到了一个不同类型的问题：遗传倾向和早期生活经历是如何结合起来影响一个人的行为的。在2018年的一项研究中，Mets和Brainard发现，孟加拉雀巢间的鸣叫节奏差异至少有一部分是遗传的：年轻的鸟儿的鸣叫声倾向于和它们的父亲相同，即使它们从未听过父亲的鸣叫。
在这项新研究中，Brainard和Mets转向研究学习能力的问题。他们观察到，一些幼鸟很容易就能学会成年“导师”的歌，另一些幼鸟则很难适应歌曲的节奏。这些学习能力上的明显差异是否与遗传有关，还是有一些更微妙的原因？
Mets说：“我们发现，在不同的家族中，歌曲节奏中存在着由基因决定的差异，这些差异是可以遗传的。如果我们能够理解这些差异，我们或许能够利用它们来影响鸣禽的学习成果。”
为了回答这个问题，研究人员将从未听过父亲歌声的幼鸟置于一个电脑辅导程序中，首先给它们播放“标准化”的辅导歌曲，这首歌曲捕捉了在Brainard实验室雀群中发现的平均歌曲结构和节奏。他们发现，只有那些长期以来喜欢以这种平均中等节奏歌唱的鸟类才能有效地学习这种“标准化”的歌曲，而那些有慢歌或快歌家族史的鸟类不能准确地学会这种歌曲。相反，当研究人员向鸟类播放根据个体遗传背景量身定做的合成导师歌曲时，所有的鸟都能准确地学会。令人惊讶的是，在学习标准化的歌曲时，慢歌家族的鸟类表现最差，但当播放与家庭历史相匹配的歌曲时，慢歌家族的鸟类就可以和拥有平均节奏的鸟类表现一样好，而且比快歌家族的鸟类表现还要好。
研究结果表明，许多最初看起来是由遗传导致的学习能力差异，实际上是由鸟类的遗传倾向和早期生活经历之间的不匹配导致的：当鸟类接受群体平均节奏鸣叫声的训练时，它们的学习能力似乎更差，而当它们受到针对其遗传背景的训练时，它们完全有能力学习得更好。
Mets说：“在这项研究中，我们能够用简单的鸟类叫声来证明基因匹配教学的重要性。我们认为，遗传倾向和早期生活经历之间的类似互动，可能对复杂的人类行为同样重要。”
Brainard补充道：“几乎每个人都同意像学习能力这样的复杂特征是由基因和经验共同塑造的，但没有得到广泛认可的是，先天和后天并不只是独立相加——它们是相互作用的。我们在鸣禽身上看到了这一点，在遗传倾向和决定学习结果的早期生活经历之间存在着正确的匹配。理解这些基因-经验相互作用的影响对于避免对人类基因研究的误解至关重要。”
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编译：花花 审稿：西莫 责编：张梦
期刊来源：elife 期刊编号：2050-084X
原文链接：https://phys.org/news/2019-09-genetically-tailored-songbird.html
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