安博人与鸣禽共有的语言基因——FoxP2

人类与鸣禽是天然界具备言语功效的两种生物。二者都具备专门的神经布局卖力言语功效，都是于年少临界期经由过程模拟以及听觉反馈进修言语，都具备特化的发声器，并且都具备脑言语中枢的侧别上风。正由于云云，研究鸟鸣对于展现人类言语机理具备主要的自创意思。最近几年来对于鸟鸣的研究进展到基因程度，FoxP2作为人与鸟类共有的言语基因备受存眷。

FoxP2基因付与人类言语功效

FoxP2是牛津年夜学及伦敦儿童康健中央的研究小组所发明的第一个与人类言语及言说障碍有关的基因。Lai等（2001）于一个“KE家族”发育性言语运动障碍的病例中发明“KE家族”有对折成员患有遗传性的言语功效障碍，体现为口脸部运动坚苦，其言语表达以及理解威力呈现严峻障碍。对于这些患者举行脑部扫描以及遗传学研究发明，卖力发声运动的基底神经节存于严峻的布局缺陷。厥后证明，这是因为第七号染色体FoxP2基因发生了单核苷酸突变或者染色体之间基因移位突变，而且呈显性遗传。该基因最初被称为SPCH1，厥后经由过程细菌人工染色体手腕对于该染色体上的相干区域举行了测序。查抄了黑猩猩、恒河猕猴及鼠类后发明，人类于20万年的进化中，因FoxP2基因序列的两个碱基对于发生了变迁，不单可以措辞、能把话说患上清晰，同时培养了人类文明的进展。FoxP2基因，即叉头框P2基因，是一个与言语功效发育有关的基因。

Fox基因家族所表达的Fox卵白是一类具备“螺旋—转角—螺旋”的转录因子，因为与于果蝇克隆的叉头基因具备高度相似的DNA联合区，从而将它们称为“叉头框卵白”。

Scharff等（2005）于各发育阶段查抄鸟脑中FoxP2的表达程度，发明其于各脑区的漫衍表达与人胚胎脑一致，包孕同种细胞如纹状体内侧的棘神经元等。而鸣禽斑胸草雀与人类的FoxP2的DNA联合区氨基酸序列彻底一致。这类高度的守旧性提醒它们阐扬不异的作用，从而从基因程度大将鸟鸣与人类言语接洽起来。

FoxP2于鸟脑鸣唱体系X区的表达

鸣禽的鸣唱体系有两条重要的通路。一条是发声运动通路：HVC（高级发声中枢）→RA（弓状皮质栎核）→nXⅡts（舌下神经气管鸣管亚核），与人类皮层—脑干运动通路是同源的；另外一条是前端脑通路：HVC（高级发声中枢）→Area X（X区）→DLM（丘脑违外侧核内侧部）→LMAN（新纹状体大小胞核外侧部）→RA（弓状皮质栎核），此通路介入鸣唱进修。AFP与人类皮层—基底神经节—丘脑—皮层回路同源。AFP中的X区是鸣曲进修所必须的非凡区域，它与哺乳植物脑中的基底神经节于进化上是同源的。“KE家族”病人恰是因为基底神经节布局变异致使，申明基底神经节于鸣禽习鸣以及人类言语进修中都阐扬主要作用。

鸣禽鸣啭的发育历经三个阶段，别离为亚鸣啭期、塑性鸣啭期以及完善鸣啭期。幼鸟经由过程模拟亲鸟教授的教习曲，再经由过程听觉反馈矫正自鸣曲来进修鸣唱。X区是教习曲以及自鸣曲信息会聚整合的部位。鸣禽将纹状体以及惨白球的通路共存在X区内部，构成纹状体—皮质—丘脑通路。于感知运动阶段，X区对于在鸣唱时间特性的定型以及音节序列的不变起到主要的促成作用。研究注解，FoxP2重要于X区表达，于塑性鸣啭期，FoxP2重要于X区的中间神经元中表达，申明该基因于鸣曲的造成和不变性方面阐扬作用。

FoxP2与鸣禽鸣唱

FoxP2对于幼鸟鸣曲进修和成鸟鸣曲不变都起主要作用。为了研究FoxP2于鸣唱进修中的功效，Haesler等人使用慢病毒介导的RNA滋扰（RNAi）技能，于体向脑内X区注入慢病毒以削减两侧X区FoxP2的表达程度。设计的短干预干与发夹（shRNA）包罗目的基因的公理链以及反义链，它能经由过程病毒载体体外表达，而病毒载体可以或许不变特异地整合到宿主基因组中并终生表达。试验组包孕两种差别的shRNAs，靶向FoxP2基因的差别序列，于体外均能显著降低FoxP2基因合成的FoxP2卵白程度。比照组包罗一个不靶向任何斑胸草雀基因的shRNA，其对于FoxP2卵白程度无影响。试验组X区中FoxP2的mRNA比拟比照组削减了70%。FoxP2基因的敲除了制止了完备切确的鸣曲模拟历程，该基因表达程度的降低可以使成年后的音节缺掉，发音间隙缺少整洁性等。Haesler还经由过程进一步的试验解除了由RNAi引诱、病毒侵染致使X区毁伤惹起的非特同性效果。还有试验消弭因受模拟鸟某些鸣唱特性而形成举动差异的可能性。这些数据提醒，幼鸟X区棘神经元FoxP2表达程度的有余致使不准确的发声模拟。

Rochefort等还发明于雄性斑胸草雀塑性鸣啭期，鸣唱节制核团HVC以及X区都存于新生神经元从侧脑室迁徙以及分解的征象，同时于X区的新生棘神经元中FoxP2表达显著增长。当幼鸟习鸣时，FoxP2于X区会瞬时迅速增长。季候性鸣禽金丝雀成年后，于夏末其X区的FoxP2也是提高的，因为此时很多新的音节插手到它们的季候性变迁鸣唱中，是以该基因可能与突触的可塑性相干。

成年雄性斑胸草雀具备面临雌鸟的求偶鸣唱以及非求偶鸣唱。这两种鸣唱于声学上具备相似性而社交功效却差别。对于这两种差别鸣啭体式格局FoxP2表达程度的检测，可帮忙咱们相识成鸟FoxP2与运动或者社交配景的相干性和于成年鸣曲中所起的作用。Teramitsu等设计了四组试验：求偶鸣唱组、非求偶鸣唱组、混淆鸣唱组和平静比照组。试验后当即切取脑片，用cDNA举行原位杂交即时检测FoxP2程度。混淆鸣唱组中把雄鸟与雌鸟关于统一笼中，雄鸟可求偶或者非求偶鸣唱。混淆鸣唱组与平静组比拟，其X区的FoxP2表达程度变同性较年夜。于求偶鸣曲与非求偶鸣曲内容举行比力的历程中发明，求偶鸣曲包罗较少的短语，音节的相似性较高。求偶鸣唱组鸟脑X区FoxP2表达程度不变，比平静组高；非求偶鸣唱组鸟脑X区的FoxP2表达程度则较平静组低。猜度非求偶鸣唱组FoxP2的下调多是一种与摸索举动联系关系的份子按捺致使的。因成年雄性斑胸草雀的鸣曲进修历程已经完成，鸣唱环路也已经成立，所不雅察到的FoxP2于差别鸣唱后的即时变迁反应了对于已经成立鸣唱环路的调控功效，其依靠在社交配景的调治。

从进化角度看，FoxP2基因共存在人类与鸟类，带给咱们更多的思索。人类的言语功效是陪同植物进化历程逐渐成长完美起来的。鸟类以及哺乳类植物都源在爬行类配合先人。鸣禽与人类别离处在鸟类以及哺乳类植物进化的顶级，而天然界独一可以与人类言语相媲美的是鸟类的鸣唱。言语的呈现令人类的聪明到达极点，成为万物之灵。鸟脑的言语节制区与人类言语区有很多相似的地方（如左边上风征象）。经由过程对于鸣禽该基因的研究，将会带给人类言语机理更多的自创以及启迪。