뉴욕의 록펠러 대학교 (Rockefeller University)의 신경 과학자 인 에리히 자비스 (Erich Jarvis)가 2015 년 미국 세포 생물학 협회 (American Society for Cell Biology)에서 어니스트 에버렛 (Ernest Everett) 상을 수상했을 때, 그는 그곳에서 그를 이끌었던 길을 묘사 한 에세이를 썼습니다. "나는 우리가 수행하는 과학과 우리가하는 과학이 우리의 문화적 경험의 영향을 받는다는 증거를 보여줄 것이라고 믿는다."
Jarvis는 할렘에서 자랐고 댄서로 시작하여 고등학교 공연 예술 학교에서 발레를 공부하고 그 훈련을 더 추구하기 위해 여러 장학금을 받았습니다. 그러나 헌터 칼리지 (Hunter College)의 학부생으로서, 그는 자신의 초점을 생물학으로 바꾸고 부모로부터 영감을 얻기로 결정했습니다. 그의 어머니는 항상 사회의 선을 위해 일하도록 격려했으며, 과학에 대한 열정을 가진 음악가 인 아버지. (Jarvis는 대학원에 있었을 때, 몇 년 동안 정신 질환과 노숙자로 어려움을 겪은 그의 아버지는 십대 갱단에 의해 총에 맞아 죽었습니다.)
.Rockefeller에서 박사 학위를 마친 후 Jarvis는 2016 년 뉴욕과 록펠러로 돌아 오기 전에 듀크 대학교에서 자신의 실험실을 열었습니다. 그는 그 송 버드를 사용하여 언어 능력이 어떻게 발전했는지를 밝히고 인간의 언어 장애에 대한 통찰력을 제공합니다.
그의 탐사는 게놈 어셈블리 개선, 다른 동물 그룹의 뇌 구조 사이의 유사점을 사냥하고, 유전자 조작 조작 및 생쥐를 더 잘 노래하는 것을 포함했습니다. Jarvis는 조류 뇌 명명법을 완전히 다시 작성하여 과학자들이 조류와 척추 동물 사이의 관계를 더 잘 풀 수있게 해주었다. 그는 정확한 진화 역사를 구성하기 위해 게놈 10K 프로젝트의 공동 의장으로서 수천 개의 척추 동물 종을 위해 수천 개의 척추 동물 종을 위해 노력하고있는 수십 개의 조류 게놈을 시퀀싱하기 위해 노력했습니다. 이 작품은 그의 주요 이론 중 하나로 이어졌다. 뇌의 훨씬 더 고대 운동 학습 경로가 복제되었을 때 송 버드, 인간 및 소수의 동물에서 보컬 학습이 독립적으로 일어났다.
.Quanta Magazine 최근 자비스와 보컬 학습과 언어의 진화에 대해 이야기했으며, 부모님과 춤에 대한 그의 배경이 그의 학문적 노력에 미치는 영향과 과학의 다양성이 더 큰 필요성에 대해 이야기했습니다. 해당 대화의 압축 및 편집 버전이 다음과 같습니다.
보컬 학습과 언어의 차이점은 무엇입니까?
보컬 학습은 당신이 태어나지 않았다는 소리를들을 수있는 능력입니다. 음성 언어는 보컬 학습을 포함한 특성의 조합을 포함합니다. 우리 중 많은 사람들이 가장 독특하고 전문화 된 구성 요소를 고려합니다.
개에게“앉아”또는“런”과 같은 단어의 의미를 이해하도록 가르 칠 수 있습니다. 그것은 청각 학습, 당신이 듣는 것들과 건전한 연관성을 형성하는 능력을 통해 발생합니다. 그러나 개는 실제로 소리가“앉아”라고 말할 수는 없습니다. 그것은 보컬 학습 일 것입니다.
보컬 학습을하는 종의 종은 거의 없습니다. 송 버드, 앵무새 및 벌새는 새들 중 유일한 것입니다. 약 40 개 정도의 새가 있습니다. 포유류 중에는 인간 외에 돌고래, 고래, 박쥐, 코끼리 및 물개가 있습니다.
보컬 학습은 어떻게 진화 했습니까?
내가 방금 언급 한 모든 종에는 소리를 모방하지 않는 가까운 친척이 있습니다. 침팬지와 마찬가지로, 우리의 경우, 송 버드를위한 서브 스킨 조류. 따라서 보컬 학습 종 그룹은 모두이 능력을 독립적으로 진화시킬 가능성이 높습니다. 그러나 우리가 보컬 학습에 사용하는 뇌 경로를 살펴보면 비슷합니다. 그들은 다른 근육 그룹을 위해 움직이는 방법을 배우는 것을 통제하는 경로에 포함되어 있습니다. 그렇다면 그들이 독립적으로 진화한다면 어떻게 될 수 있습니까? 우리는 배아 발달 동안 운동 학습 경로의 복제로 인한 것이라고 제안합니다. 인간과이 조류 그룹의 보컬 러닝 경로는 비슷한 연결성과 유사한 기능을 갖는 기존 구조에서 나왔습니다.이 통로는 소리를 생성하는 근육을 제어하는 것입니다. 비슷한 조상이 있었기 때문에 독립적으로 진화했지만 주변 모터 영역에서 비슷한 특성을 물려 받았습니다.
그러면 보컬 학습 (그리고 궁극적으로 언어)이 어떻게 발전 할 수 있는지에 대한 제약이 있다는 것을 의미합니까?
정확히. 좋은 비유는 날개의 진화입니다. 날개는 척추 동물에서 적어도 세 번 진화했다 :박쥐; 새에서; 고대의 비행 파충류 인 익룡에서. 매번 날개는 신체의 상지에서 진화했습니다. 하나의 제약은 중심입니다. 다시 말해, 날개는 날개가 진화했습니다. 또 다른 제약 조건은 암의 기존 기질입니다.
언어 또는 구어체 경로의 경우, 기존의 기판은 모터 학습 경로이며, 목소리가 아닌 다른 신체 부위를 제어하는 데 사용되었습니다. 실제로, 우리는 최근에 앵무새에는 두 개의 송 시스템이 있다는 것을 발견했습니다. 인간에게는 두 개의 보컬 학습 경로가있는 것처럼 앵무새에서는 하나의 경로가 다른 경로에 있고 인간에게는 두 가지가 서로 가까이 있습니다. 앵무새 뇌에는 복제 외부에 복제가있는 것처럼 보입니다.
그래서 왜 더 많은 동물에서 이런 일이 일어나지 않았습니까?
거기에는 많은 가설이 있습니다. 보컬 학습에 반대하는 무언가가 선택되고 있다고 생각합니다 :포식자. 우리는 성적 선택이 보컬 학습을 위해 선택하고 있다고 제안합니다. 더 다양하고 다양한 종류의 소리가 이성을 끌어들입니다. 성적인 선택은 꽤 강합니다. 그러나 그것이 사실이라면 왜 더 일반적이지 않습니까? 우리는 포식자들이 그것을 선택하고 있다고 생각합니다. 척추 동물의 청각 경로는 소리의 변화에 맞춰 조정됩니다. 그리고 보컬 학습을 가진 종은 소리를 계속 바꿀 수있는 능력이 더 높습니다. 그래서 그의 노래를 계속 바꾸는 동물은 포식자의 관심을 끌 가능성이 높고 먹을 가능성이 더 높습니다.
그러나 이러한 복제 이벤트가 관련 종에서도 발생하지 않았다는 것이 예상치 못한 일입니까?
그렇습니다. 왜 더 일반적이지 않습니까? 아니면 그것에 대해 조금 다르게 생각하기 위해 :우리는 기초 회로를 찾을 수 있습니까? 우리는 실제로 다른 종에서 일부를 찾고 있다고 생각합니다. 우리가 보았던 서브시 신 종이 하나 있는데,이 뇌 영역 중 하나가 부분적으로 형성된 것처럼 보입니다. 그리고 생쥐에서, 우리는 포유 동물들 사이에 인간에게만 존재하는 것으로 생각되는 기초 회로를보고 있습니다.
이것은 우리가“보컬 학습의 연속 가설”이라고 부르는 것을 이끌었습니다. 먼저, 당신은 타고난 소리를 제어하는 뇌 스템 영역이 있습니다. 그런 다음 모터 러닝 경로에서 뇌성 경로 복제를 얻을 수 있지만 마우스에서 볼 수있는 것과 같은 초보 회로가 있습니다. 그 후,이 새로운 복제 된 경로는 우리가 송 버드에서 볼 수있는 것과 같이 모터 학습 경로 외부를 전문으로하고 움직입니다. 마지막으로, 우리가 앵무새와 인간에서 볼 수있는 것처럼 서로 근처하거나 서로 주변에 두 개 이상의 보컬 학습 경로를 형성하기 위해 다시 복제됩니다. 그것이 우리가 목소리를 통해 언어를 생산할 수있는 능력을 얻을 수있는 가능성 중 하나입니다.
마우스에서 기초 회로를 찾는 데 어떤 의미가 있습니까? 그것은 마우스가 보컬 학습 능력을 얻기 위해 길을 가고 있다는 것을 의미합니까?
그렇습니다. 나는 그들이 포식자가 없을 때 연속체에서 더 높은 수준으로 갈 수 있고 보컬 학습을 진화시킬 수 있다고 생각합니다. 그러나 반드시는 아닙니다. 우리는 유 전적으로 조작하여 그 방향으로 나아가서 지금 테스트하려고합니다. 수컷 생쥐는 구애를 위해 초음파 범위에서 특정 사운드 시퀀스를 사용합니다. 그래서 그들은 이미 흥미로운 보컬 커뮤니케이션 행동을 보여주고 있습니다. 그러나 그들은 우리가 할 수있는 것처럼 그 소리의 변화를 조작 할 수 없습니다.
우리는 비인간 영장류에 비해 인간의 언어 영역에서 유전 적 차이를 발견했으며, 비 초학적 학습 조류에 비해 송 버드의 유전 적 차이가 마우스 뇌에서 볼 수없는 것을 발견했습니다. 우리가하려고하는 것은 인간 뇌에 이러한 차이가있는 특정 유전자를 섭취하고 마우스 뇌의 초보 회로에 넣고 인간의 것과 비슷하게 밀어 붙일 수 있는지 확인하는 것입니다. 우리는 음식 보상을 위해 사운드, 피치, 발성 시퀀스를 변경하도록 훈련시킬 수 있는지 알고 싶습니다. 이상적으로, 우리는 한 종류의 발성을 부르는 한 종류의 마우스와 다른 종류를 생성하는 다른 균주를 취한 다음 다른 그룹 중 하나를 유전자로 조작하여 다른 사람을 복사 할 수 있는지 확인할 수 있습니다.
소리를 모방하려는 종의 동기를 제어하는 것은 무엇입니까?
우리는 가설을 제안했지만 더 많은 육체가 필요합니다. 아이들은 일반적으로 누군가에게 무언가를 말하는 방법을 가르치는 사람으로부터 음성 언어를 배우지 않습니다. 오히려 그들은 다른 사람들의 말을 듣고, 다른 사람들을 복사하고, 보상을 받음으로써 그것을하는 방법을 배웁니다. 이 사회적 상호 작용이 관련되어 있습니다. 부모님이 당신을 데리러 당신을 데리러 당신이“아빠”라고 말하거나 문장을 완성했기 때문에 큰 포옹을주십시오.
우리는이 긍정적 인 피드백이 보컬 학습 메커니즘의 일부에 관여한다고 생각합니다.
자신의 종의 테이프로 녹음 된 소리를 들지만 살아있는 동물이 아닌 소리를 듣는 보컬 러닝 조류를 키우면 그 소리를 모방하지 않을 것입니다. 그들은 비정상적인 것을 생산할 것입니다. 그러나 당신이 그들에게 살아있는 새 (다른 종의 살아있는 새)를 주면 다른 종을 모방 할 것입니다. 그들은 자신의 종의 테이프 소리보다 다른 종의 살아있는 새를 모방하고 싶었습니다. 사회적 상호 작용과 다른 사람으로부터 보상을받는 느낌은 당신이 모방하는 것을 결정하는 것입니다.
그렇기 때문에 인간이 모든 노래 버드를 모방하지는 않습니다. 박사 학위 중 하나 내가 공동 조정하는 학생, 콘스탄티나 theofanopoulou, 그리고 최근에 본딩 호르몬 인 옥시토신이 보컬 학습의 사회적 메커니즘을 제어 할 수 있다고 주장하는 논문을 발표했습니다. 아이가“아빠”라고 말하고 등을 두드리거나 미소로 보상받을 때 아이에게 보람있는 느낌을줍니다. 그 느낌은 옥시토신을 보컬 러닝 회로로 풀어서 그 소리를 말하는 방법의 보컬 러닝 경로에서 기억을 강화할 수 있습니다.
조류에 대한 당신의 연구는 인간 음성 언어에 어떤 영향을 미칩니 까?
우리는 인간에서 돌연변이 될 때 음성 결핍을 일으키는 Foxp2라는 유전자를 연구 해 왔습니다. 돌연변이를 가진 사람들은 좋은 청각 학습을합니다. 그들은인지 적으로나 감사하게 말하기를 상대적으로 잘 이해할 수 있습니다. 그러나 그들은 소리를 생산하는 데 어려움을 겪고 있습니다. 그리고 그 유전자가 송 버드 뇌에서 녹아웃되면 소리를 모방하기가 어렵습니다. 그래서 우리는 처음에 이것이 유전자의 수렴 기능이라고 생각했습니다.
그러나 우리는 최근에 유전자의 정확한 인간 돌연변이가 마우스 게놈에 넣을 때 마우스가 여전히 발성을 생성 할 수 있음을 발견했으며, 암컷이 선호하는 더 복잡하고 타고난 시퀀스로 전환 할 수 없다는 것을 발견했습니다. 그것은 우리 가이 유전자가 이미 거기에 있었고 고급 보컬 학습이 진화하기 전에도 발성 시퀀싱에 사용되었다고 생각하게한다. 인간과 송 버드는 마우스보다 유전자에 더 의존합니다. 또한 연속체를 따라 마우스와 송 버드를 사용하여 음성 언어 장애와 관련된 유전자를 연구하기위한 모델로 사용할 수 있음을 의미합니다.
그러나 우리가 거기에 도착하기 전에, 우리는 먼저 송 버드와 인간의 평행 한 뇌 영역, 상 동성 및 수렴 세포 유형이 무엇인지 계속 연구해야합니다.
따라서이 시점에 도달하기 위해 겪은 길은 과학으로 시작되지 않았지만 춤으로 시작했습니다. 그것이 당신의 과학적 추구에 어떤 영향을 미쳤습니까?
나는 고등학교에서 댄서로 시작했습니다. 우리 가족의 대부분, 특히 어머니 측은 공연 예술에있었습니다. 나는 뉴욕시의 고등학교 공연 예술 학교에 갔는데, 그곳에서 발레를 전공했습니다. 나는 또한 결국 재즈와 아프리카 댄스를했다. 그런 다음 고등학교를 졸업 할 때 어머니가 자라는 조언을 받았습니다.“사회에 긍정적 인 영향을 미치는 일을하십시오.” 나는 댄서보다 과학자로서 그렇게 할 수 있다고 느꼈고 과학을 많이 좋아했습니다. 그러나 나는 댄서가되도록 훈련을받는 것이 저를 과학자가되도록 훈련 시켰다는 것을 알게되었습니다.
과학자가 되려면 많은 훈련이 필요합니다. 춤을 많이 연습하면서 배웠습니다. 그리고 당신은 창의적이어야합니다. 안무 춤으로 준비한 것입니다. 성공하기 전에 많은 실패를 받아 들여야합니다. 많은 실험은 첫, 두 번째 또는 9 번째로 작동하지 않습니다. 춤도 마찬가지입니다. 그리고 9 대 5의 직업도 아닙니다. 열정이 있어야하는 것입니다.
아직도 춤을 추고 있습니까?
예. 나는 언젠가 멈출 것이라고 생각했지만 일어나지 않았다 [ 웃음 ]. 내가 대학에 진학한 후, 나는 그곳에서 교수가되기 위해 듀크로 갔을 때를 포함하여 몇 년 동안 아프리카 댄스를 춤추었다. 그런 다음 약 6 년 전, 나는 많은 살사 춤으로 바꾸고 뉴욕에 올 때까지 코보 브라더스 댄스 팀과 함께 공연했습니다.
당신은 과학자가되기로 한 결정에 어머니의 영향을 언급했습니다. 당신의 아버지는 어떻습니까?
그래서 그들은 실제로 음악과 예술 분야에서 고등학교에 가서 가수가되었습니다. 그러나 아버지는 과학에 대한 열정을 가지고 있었고, 대학에 갔을 때 화학을 전공했습니다. 그는 우리에게 4 명의 아이들을 낳은 후 탈락하고 사회에서도 조정되었습니다. 부모님은 결국 이혼했습니다. 그러나 나는 6 살이 지나서 그와 함께 자라지 않았지만 그를 많이 볼 것입니다. 그리고 그는 내 생각에 영향을 미쳤습니다. 그는 과학자로서 무엇을 성취하려고 했습니까? 그는 우주의 작동 방식, 문명이 어떻게 시작되었는지 이해하려고 노력했습니다. 그리고 어떤면에서, 나는 그가 실제로 그가 떠난 고삐를 잡고있는 것처럼 느꼈습니다. 그의 열정은 그렇게했다.
아프리카 계 미국인으로서 그를위한 기회는 나보다 더 어려웠습니다. 그는 예를 들어 일부 선생님들에 의해 학대를 당했다고 느꼈습니다. 그는 정말 열심히 공부했고 초등학교와 중학교에서 두 학년을 건너 뛰었습니다. 그가지나 가기 전에 나에게 말한 이야기는 그가 브롱크스의 대부분의 저소득층 학교에서 쫓겨 났고 대부분 백인 학교에 진출했으며, 교사들이 그를 인상하고 시험을 위해 그를 더 힘들게 만들었다 고 느꼈다. 그런 종류의 경험은 저에게 영향을 미쳤습니다. 나는 [학부생으로서] 심지어 국제 회의에 갔을 때 대부분의 사람들은 백인이었습니다. 그리고 듀크에 갔을 때, 남쪽에는 아프리카 계 미국인의 사람들이 훨씬 더 많지만 캠퍼스와는 정반대였습니다. 그리고 나는 사람들이 무엇을 생각하고 있는지보기 시작했습니다. 그들은 인종적으로 청구 된 것들을 말하고 있다는 것을 몰랐습니다. 내가 대학원과의 인터뷰를 할 때와 마찬가지로 누군가는“뉴 헤이븐의 그 부분으로 가지 마십시오. 흑인과 푸에르토 리코 인이 그곳에 살고 있기 때문에 그것은 매우 위험한 동네입니다.” 그리고 나는“그냥 들었어?”라고 생각합니다. 아니면 나는 상을 수상한 최초의 아프리카 계 미국인이었고, 누군가 내 피부의 색상 때문에 나에게 주어 졌다는 것을 암시 할 것입니다.
.어머니가 말하는 것처럼 :“당신은 좋을 수없고, 더 나아질 필요가 있어야합니다.” 저소득층의 미니 성 배경을 가진 사람으로서 그 말을 듣는 것이 일반적입니다.
그리고 이제 당신은 교수직에 있으므로, 당신은 소수의 소수 민족 학생들이 Rockefeller에서 와서 연구 할 수 있도록 프로그램을 개발하기 위해 노력하고 있습니다. 자신의 경험이 어떻게 당신의 접근 방식을 형성 했습니까?
많은 재능을 가진 열심히 일하는 사람들이 많이 있습니다. 그러나 그들이 그 방정식의 세 번째 조각 인 기회가 없다면, 그들의 재능과 노력은 멀지 않을 것입니다. 헌터 칼리지는 나에게 기회를 주었다. 우리는 [Rockefeller]에서 학부생들을 고강도 연구 기관으로 데려오고 노벨상 수상자들의 실험실로 기회를 제공하기 위해 프로그램을 진행할 것입니다.
.우리는“누출 파이프 라인 수정”을 시작하여 과학에 보관하기 위해 소수의 소수 민족을 지원하는 소수의 소수를 지원해야합니다. Howard Hughes Medical Institute 가이 프로그램을 시작하여 8 년 동안 Hanna H. Grey Fellows Program이라고 불리는 교제를 제공했습니다. 우리는 사회가 어떻게 생각하는지 고쳐야합니다. 우리는 무의식적 편견과 같은 것들을 논의하기 위해 워크샵과 수업을 가지고 있으며, 그러한 편견의 영향을받는 사람들이 자신의 가치를 신뢰할 수있는 기회를 창출하고 있습니다. 그리고 역할 모델이 큰 차이를 만든다고 생각합니다.
다양한 배경을 가진 사람들을 갖는 것도 과학도 도움이됩니다. 다양한 배경이 있으면 문화적 차이를 관리해야하지만 문화적 차이는 다른 사고 방식을 가져오고 새로운 아이디어 (좋은 아이디어)로 이어집니다. 다양성은 더 넓고 생산적인 과학적 운영을 생성합니다.
