聲音交流的一個基本特徵是輪流發言：當一個人說話時，另一個人傾聽，然後回應。輪流發言需要個體之間訊號時間上的精確協調。在過去的一年中，我們都發現在 Zoom 上交流時，聽覺線索的時間中斷——比如那些由糟糕的網路連線引起的惱人延遲——會使有效的溝通變得困難和令人沮喪。在聲音交流過程中，兩個人的大腦如何同步其活動模式以實現快速輪流發言？
我們在最近發表的一篇論文中透過研究專家——純尾鷦鷯 (Pheugopedius euophrys) 的輪流發言來解決這個問題，這種鳥會唱精確定時的二重唱。我們的研究結果表明，協調能力依賴於來自一方的感官線索，這些線索暫時抑制另一方的發聲。
這些鳥類唱二重唱，其中雌性和雄性交替發聲，稱為音節，速度非常快，聽起來像是一隻鳥在唱歌。這些鷦鷯生活在安第斯山脈斜坡茂密的竹林中。為了研究二重唱的神經基礎，我們飛往厄瓜多，在那裡我們用卡車裝滿裝置，開車前往一個名為亞納亞庫生物野外站和創意研究中心的偏遠野外站點。我們的大部分裝置都需要電力，因此我們不得不攜帶汽車電池作為備用電源，並使用一根六米長的銅棒，將其打入鬆軟的山地土壤中作為我們的接地線。我們的“實驗臺”是一扇我們放在兩個鵜鶘牌手提箱上的門。
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首先，我們必須捕捉鷦鷯夫婦，因此我們用彎刀砍伐竹子並設定了霧網。然後，我們透過播放鷦鷯的二重唱來吸引鳥夫婦進入網中。為了觀察神經元在二重唱期間的反應，我們手術植入了非常細小的導線到大腦的特定區域，稱為 HVC。該區域的神經元負責產生鳴叫——也就是說，它們是前運動神經元——並且它們也對聽覺訊號做出反應。為了將神經訊號（即動作電位）傳輸到計算機，然後將一個小型無線數字發射器連線到導線上。然後我們不得不等待鳥類唱出它們非凡的二重唱。
在二重唱期間，當每隻鳥唱出其二重唱部分時，動作電位的數量會增加。最近在來自非洲的另一種二重唱鳥類——白眉織雀中也發現了類似的發現。然而，我們發現，當每隻鳥聽到其伴侶的聲音時，動作電位的數量會降至基線以下；也就是說，大腦受到了抑制。
在最後一組實驗中，作為 HVC 在聽到伴侶聲音時受到抑制的間接測試，鳥類被麻醉了一種阻斷大腦中抑制性神經傳遞的物質。當抑制被阻斷時，聽到伴侶的音節會導致 HVC 中動作電位數量的增加。這個實驗為我們提供了額外的證據，表明來自伴侶的聽覺線索，在麻醉下揭示，在鳥類清醒時會抑制 HVC 中的鳴叫前運動迴路。
抑制是輪流發言的一種有趣的機制，因為它防止兩隻鳥互相搶唱。此外，類似於在蹦床上彈跳，抑制創造了“反彈”或更快反應的能力，這可能有助於音節的快速交替。總而言之，兩隻鳥之間的交替活動是由個體之間的聽覺聯絡驅動的。也就是說，雌性 HVC 的活動增加，從而產生她的音節。這個訊號被雄性感知到，並抑制 HVC 的活動，阻止他唱歌。然後 HVC 活動反彈，HVC 非常活躍，產生雄性音節，這反過來又被雌性感知到並抑制她的大腦。同樣，在具有聽覺延遲的 Zoom 通話期間，當我們最終聽到某人在說什麼時，我們的大腦會受到抑制。這會擾亂我們的言語模式，並使輪流發言更加困難。
這項研究還表明，當個體在共享行為中互動時，他們充當一個單一的實體。這個概念對於任何群體生物合作產生大於其各部分之和的共享行為都很重要；例如，人們跳探戈，或幾個人在樂隊中演奏。為了協調他們的行為，所有參與者的大腦必須連線在一起，成為一個單一的單元。
這是一篇觀點和分析文章；作者或作者表達的觀點不一定代表《大眾科學》的觀點。