人类和其他哺乳动物可以发出各种各样的声音，同时也可以调节它们的音量和音调。这些声音，也被称为哺乳动物的发声，在同一物种和不同物种的动物之间的交流中起着核心作用。

斯坦福大学医学院的研究人员最近进行了一项研究，旨在更好地理解哺乳动物发声和调节的神经机制。他们发表在《自然神经科学》(Nature Neuroscience)杂志上的论文指出，小鼠大脑中有一个神经回路和一组基因定义的神经元，它们在声音的产生中起着关键作用。

该论文的合著者Avin Veerakumar:“包括人类在内的所有哺乳动物都是通过推动空气通过喉部的声带来发声的，喉部的声带通过振动来发声。”

声音的声学特征，如音量和音调，向听者传达意思，并由大约40块不同的肌肉控制。尽管发声的重要性和语言障碍的普遍性，但我们对大脑如何产生声音和控制声学特征的理解有限。”

过去的研究表明，连接初级脑结构和脊髓的脑干在哺乳动物的声音产生中起着至关重要的作用。因此，Veerakumar和他的同事们最近工作的主要目标是首先识别支持发声的特定脑干神经元。

Veerakumar解释说:“我们还希望鉴定出一种基因标记，将这些神经元与周围的神经元区分开来。为了识别脑干发声神经元的基因标记，我们搜索了艾伦小鼠脑图谱，这是一个公开的小鼠基因表达数据库。我们寻找在脑干的一个特定区域表达的基因，这个区域被称为后歧义核，与声音产生有关。”

Veerakumar和他的同事进行的分析得出了一些非常有趣的结果。首先，研究人员发现一种叫做神经紧张素的基因在后歧义核内大约160个神经元的小簇中表达。

然后，他们进行了进一步的实验，在记录小鼠发声的过程中，他们使用光遗传学技术来操纵表达这种基因的神经元。

Veerakumar说:“我们发现，在新生儿和成人发声期间，表达神经紧张素的神经元都被激活了。我们还发现，神经紧张素神经元对声音产生至关重要，因为当这些神经元被切除(即移除)时，小鼠就会变得沉默。值得注意的是，激活神经紧张素神经元使小鼠即使在全身麻醉下也能发声，增加这些神经元的放电频率会增加声音的音量，但不会增加声音的音高。”

Veerakumar和他的同事收集的结果表明，后歧见核中表达神经紧张素的神经元不仅与小鼠发声有关，而且还控制着动物发声的音量。神经紧张素神经元似乎通过共同激活运动神经元来实现这一目标，运动神经元专门控制声带和腹呼气肌。

Veerakumar解释说:“通过增加呼气力，产生的声音的音量就会增加，就像管乐器一样。”

这组研究人员最近的工作为哺乳动物发声的神经基础提供了一些新的见解。他们发现的大脑回路和基因定义的神经元的作用很快就会在未来对小鼠和其他哺乳动物的研究中得到进一步探索。

Veerakumar补充说:“对我们来说，下一步重要的是使用我们发现的神经紧张素基因标记物来寻找其他发声物种(如人类、其他哺乳动物和鸟类)的同源神经元。虽然我们确定了专门控制音量的神经元，但我们的研究没有确定控制音高、音节结构或句法的神经元。我们感兴趣的是找到控制这些其他重要声学特征的神经元的基因标记，这些特征向听众传达了意义。”