工程师使用五彩纸屑大小的设备来改变鸣禽的音调提高对人类语音的理解

亚利桑那大学的工程师们创造了一种微型无线设备,可以快速改变成年鸣禽的歌曲的音调,目的是更好地理解人脑中的交流和言语。

负责语音和交流的人脑区域允许我们执行诸如与朋友交谈,在紧急情况下大喊大叫并在会议中提供信息之类的事情,从而使我们的世界运转顺畅。

但是,对大脑的这些部分如何工作的科学理解是有限的。因此,关于如何改善诸如语音障碍或语言习得等挑战的知识也受到限制。

亚利桑那大学的一个团队使用一种超轻便的无线植入物,正在研究鸣鸟(这是少数几个具有人类学习新发声能力的物种之一),以提高对人类语音的科学理解。关于他们工作的论文今天在“自然通讯”杂志上发表。

主要作者Jokubas Ausra表示:“使用天线设计和优化电子技术的新方法,我们能够将设备比现有版本大幅缩小,缩小到一角钱大小的三分之一,甚至可以薄到一张纸。”在设备制造所在的古特鲁夫实验室(Gutuf Lab)的一名生物医学工程博士生。

有多种方法可以使用该设备来研究大脑行为和发声之间的联系。它可以监视家禽的轻微温度变化,以指示家禽何时最有可能唱歌。使用一种称为光遗传学的技术,研究人员可以调节鸟类鸣叫的大脑区域中的神经元组。在这项研究中,研究小组发现,在鸟鸣过程中使用其独特的设备远程控制特定神经元会使歌曲改变音调。

“我们很高兴能够扩展神经科学家的工具箱,并希望能够开展许多令人激动的研究,以破译大脑的工作原理,”生物医学工程学助理教授Philipp Gutruf和UArizona工程学院的Craig M. Berge Fellow说道。 。

Gutruf实验室还开发了其他无线轻量级设备,用于监视啮齿动物的大脑活动,但是鸟类在3D空间中移动的能力提出了更大的挑战。这种小巧的装置可以使禽类不受限制地移动,这是通过对无线发送到植入物的能量进行精心管理而实现的突破。

共同资深作家朱莉·米勒(Julie Miller)表示:“由于体积小,重量轻,它们可以自由移动并永久与植入物一起生活,而不会影响其行为或健康,这为研究人声交流的基础打开了许多可能性,” UArizona的神经科学与语音,语言和听力科学助理教授。

该团队的下一个目标是扩展设备功能,以同时记录神经元活动。这可以使研究人员可视化歌曲学习和演奏过程中的大脑活动,从而对潜在的大脑机制有更深入的了解。

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