本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
我敢打賭你熟悉這首曲子
（為紀念謝爾曼兄弟之一羅伯特·謝爾曼逝世，他們是老迪士尼電影中許多精彩歌曲的幕後創作者）
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即使您不訂閱，如果您聽這首曲子，很可能也能哼唱出其中的片段（除非您是音盲，否則就另當別論了）。這是因為我們很多人都依賴於聽到歌曲和言語才能學習詞彙和曲調，並正確地重複它們。但是，如果有人在生命中的某個時刻失聰，他們的言語，特別是言語，就會開始退化。他們變得難以理解，並失去像語調變化這樣的東西，這些變化使我們聽到的詞語聽起來自然。
在這一點上，人類很像鳥類。
鳥類依靠聽歌來學習歌曲，然後會重複唱出來。下面我們有一隻年輕的雄性斑胸草雀，達到成熟期，唱著典型的歌曲
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然而，如果你讓這隻鳥失聰，兩週後，它的歌聲就會退化並失去複雜性。
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當您檢視歌曲的圖形表示時，您可以看到這種情況發生。
之前
（點選放大）
之後
那麼當這些鳥類失去聽力時會發生什麼呢？
Tschida 和 Mooney。“致聾驅動對學習發聲至關重要的感覺運動核中特定細胞型別的樹突棘發生特異性變化”《神經元》，2012 年 3 月 7 日。
涉及的關鍵大腦區域似乎是高階發聲中心，這是鳴禽大腦中的一個區域，用於鳥鳴的學習和產生。該區域具有我們稱之為感覺運動功能的功能。它可以處理感覺資訊（在本例中為聲音），並在控制鳥類隨後發出的聲音中發揮作用。在本例中，高階發聲中心的神經元連線到基底神經節等區域的運動系統，以控制鳥類發出的聲音。
本研究的作者想特別研究高階發聲中心，以瞭解它如何對致聾做出反應，以及該區域的反應對鳥類致聾後如何唱歌意味著什麼。為了瞭解大腦如何即時響應致聾，他們使用了一種稱為雙光子顯微鏡的技術，該技術使用光來激發熒光染料。這可以在活體大腦中完成，並深入到大約一毫米的距離。這不算多，但對於斑胸草雀的高階發聲中心來說已經足夠了。他們將稱為逆行示蹤劑的熒光染料注射到高階發聲中心的下游靶點中。高階發聲中心投射到紋狀體 X 區和鳴管前核 RA。逆行示蹤劑是會被攝取並逆行運輸回神經元最初投射來源的示蹤劑。由於所有投射都來自高階發聲核，因此染料都應最終到達高階發聲核，一種顏色來自紋狀體 X 區，另一種顏色來自鳴管前核 RA。然後您可以使用光來激發染料，您會得到這樣的結果
（太美了，是吧。照片說明和鳴謝：神經元（神經細胞）用綠色熒光蛋白標記，大腦中的其他神經元在背景中用紅色或藍色示蹤劑標記。蜘蛛狀樹突上的小球狀物（即樹突棘）顯示神經細胞連線和交流的位置，稱為突觸，當這些棘隨著時間的推移而收縮時，這預示著鳴禽的發聲能力會退化。鳴謝：Katie Tschida，杜克大學神經生物學系）
這項技術非常具體，您可以看到微小的樹突棘和神經元相互連線的實際突觸。因此，您可以看到高階發聲中心的連線如何變化，並且透過不同的顏色染料，您可以看到哪個通路受到影響，紋狀體 X 通路為一種顏色，鳴管前核為另一種顏色。這對於瞭解斑胸草雀失聰時會發生什麼至關重要。
他們注射了所有這些示蹤劑（用熒光蛋白標記神經元），並拍攝了正常鳥類神經元的影像。然後，他們移除了鳥類的耳蝸（內耳區域），使其失聰。然後，他們繼續拍攝高階發聲區域神經元的影像，並能夠將它們與鳥類歌曲的退化程度相關聯。
他們發現退化發生得非常快，在鳥類失去聽力的 24 小時內。但只有一種型別的突觸開始退化，即通向紋狀體 X 通路的突觸，而不是通向鳴管前核的突觸。
但是鳥類的歌曲需要 2-3 天才能退化，而突觸的退化只需 24 小時。事實證明，突觸的退化可以預測鳥類歌曲的退化程度，比歌曲的崩潰提前約 12 小時。
因此，高階發聲核中的神經元具有響應致聾而退化的突觸，這意味著它們無法接收聽覺輸入。退化的突觸專門是通向紋狀體通路的突觸，紋狀體通路是基底神經節的一部分，基底神經節控制運動輸出和鳥類歌曲的產生。這可能意味著，在致聾後，無法處理聲音意味著斑胸草雀無法成功地採取行動來改變產生歌曲的運動輸出，從而導致鳥類的歌曲在致聾後崩潰。
這樣的發現真的很酷，不僅因為他們可以使用雙光子顯微鏡來即時成像活鳥體內的細胞。這也是一項非常有趣的研究，研究了致聾大腦隨著時間的推移會發生什麼變化。我們知道人類的致聾會導致類似於鳥類發生的解剖學變化，但我們尚不確定這些變化有多相似。但像這樣的發現可以用來了解人類如何對聲音處理的變化做出反應，特別是言語區域和言語產生在致聾後可能會退化多少。
Katherine A. Tschida 和 Richard Mooney (2012)。致聾驅動對學習發聲至關重要的感覺運動核中特定細胞型別的樹突棘發生特異性變化。《神經元》