从呱呱坠地到咿呀学语，人类父母会一个个音节的教导婴儿如何发声和说话。这种说话能力是后天习得的，它是智力发展的关键步骤。但许多与声音学习有关的问题至今仍然是谜。婴儿的大脑是如何对模仿父母讲话所需的记忆进行编码的？当这个过程出错时，可以用科学的方法进行干预吗？最近，在一项针对鸣禽的新研究中，研究人员开始揭开问题的答案。研究结果表明，通过向大脑中移植记忆，就可以让鸟类在无需父辈的教导情况下学会发声。
虽然目前这一发现对实际治疗应用还没有直接的影响，但却为我们了解应该针对大脑的哪些部位去理解自闭症和其他会影响语言的疾病提供了强有力的线索。这是科学家第一次确认大脑中负责编码行为目标记忆的区域。行为目标记忆是一种在我们想要学习说话或学习钢琴等一类事情时会起到指引作用的记忆。研究人员利用新的发现，将目标记忆植入鸟类，可以指导它们学习鸣唱。
这一发现是由德克萨斯大学西南医学中心的Todd Roberts博士和他的团队做出的，他的实验室专门致力于记录大脑在发声学习过程中会如何运作。他们希望通过绘制鸟类在学习求偶歌曲时所涉及的神经过程，能有朝一日将这些知识应用到自闭症患者或其他神经发育疾病患者的特定语言基因上。
在实验中，研究人员使用了斑胸草雀作为实验对象，之所以选择斑胸草雀是因为它们与人类在声音发育的许多阶段都有相似之处：在幼年时期，斑胸草雀会听着父亲的歌声，并最终记住这些音符。经过成千上万次的练习，它们就能学会如何重复这种行为。实验中所用到的斑胸草雀。新的研究被发表在了《科学》杂志上，在论文中，他们详细概述了如何通过光遗传学来激活神经元回路。
光遗传学是一种相对较新的利用光来监测和控制大脑活动的方法，他们利用这种方法测试了大脑的运动感觉区之间的联系。具体来说，研究人员控制了大脑的NIf和HVC（与从听觉经验中学习有关的大脑区域）这两个区域之间的相互作用，从而对没有接受过父亲指导的斑胸草雀进行记忆编码。结果发现，鸟儿可以利用这种记忆来学习叫声的音符，每个音符的持续时间对应于用光线维持神经元活跃的时间：曝光时间越短，音符越短。
新的这些发现为理解行为目标记忆的形成及其在学习发声中的作用开辟了新的领域。在过去，这类记忆是很难在实验室中研究的，因为科学家无法知道它们的编码位置。而通过使用光遗传学，研究人员得以控制NIf大脑区域的神经元活动，并控制它发送给HVC的信息。在实验中，研究人员并没有教导鸟儿鸣叫时所需要知道的一切，只教它们音节的长度。
但得到的结果却非常瞩目，因为它为识别更多能影响发声的其他方面（比如高音以及每个音节的顺序）的大脑回路开辟了新的研究途径。一旦能找到其他途径，那么在理论上，研究人员就可以教会一只没有与父亲发生任何互动的鸟儿唱歌。但他们表示，目前的阶段距离这一目标还有很长的路要走。
在Roberts团队近期的一些其他项目中，他们还发现了一个神经元网络，这个神经网络通过辅助大脑中的运动区域和听觉区域之间的交流，在学习发声方面发挥着至关重要的作用。Roberts说：“人类的大脑、语言以及和语言相关的通路比鸣禽的回路要复杂得多，但我们的研究为探寻更多与神经发育障碍有关的问题提供了强有力的线索。
”接下来，研究人员将继续检查大脑中其他负责向HVC传递不同信息的区域，希望通过这种方式可以更全面地了解行为目标记忆的附加属性是如何形成的。