動(dòng)物個(gè)體之間正常的社會(huì )交往有利于形成穩定的社會(huì )網(wǎng)絡(luò )，對個(gè)體的生存和種族的繁衍有重要意義。社會(huì )行為包括動(dòng)物之間動(dòng)態(tài)、復雜的社交，這可以促進(jìn)群體內的合作或競爭。
動(dòng)物通過(guò)視覺(jué)、嗅覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、聲音等多個(gè)方面完成社交行為，其中聲音具有重要作用，它可以警告種群內其他動(dòng)物成員規避掠食者，也可以作為求偶時(shí)的一種信號。
科研人員利用小鼠作為模型系統，已經(jīng)在社交行為的神經(jīng)生物學(xué)以及復雜的社交群體中的行為等方面取得重要進(jìn)展。
小鼠是群居動(dòng)物，會(huì )伴隨著(zhù)超聲波發(fā)聲（USV）參與多種行為。研究表明小鼠更加愿意接近能夠發(fā)聲的同類(lèi)，它們不喜歡和啞巴一起玩。
盡管在社交中USV起到溝通的作用，但尚無(wú)直接證據將發(fā)聲模式與特定的社會(huì )行為進(jìn)行直接聯(lián)系。
2020年3月美國特拉華大學(xué)心理與腦科學(xué)研究所Joshua P. Neunuebel?研究團隊在Nature Neuroscience雜志上發(fā)表文章揭示了運用深度學(xué)習的方式證實(shí)了上述聯(lián)系：不同社交行為下小鼠的發(fā)聲模式，揭示了小鼠在不同的社交行為的“竊竊私語(yǔ)”，對鼠語(yǔ)進(jìn)行翻譯。
不同物種之所以會(huì )形成不同的聽(tīng)力范圍，小鼠聽(tīng)力頻率范圍：4K-100K HZ, 人的聽(tīng)力范圍為20-20000HZ，所以對人類(lèi)來(lái)說(shuō)很小的聲音對小鼠就是很大聲了,因此在進(jìn)行動(dòng)物實(shí)驗時(shí)需要注意了，否則影響你的行為學(xué)結果。
在研究發(fā)聲和社交行為的關(guān)聯(lián)，還是存在一些困難的，科研人員需要解決這些技術(shù)問(wèn)題才能更好的開(kāi)展工作。
首先，需要準確的識別在社交行為中哪只小鼠進(jìn)行發(fā)聲，并追蹤社交行為。其次，對不同社交行為的發(fā)聲模式進(jìn)行分類(lèi)，這就需要一種系統、客觀(guān)、無(wú)偏倚的方法。后，同時(shí)也要注意到在動(dòng)物社群中，并不是一只，而是很多只一起，因此需要開(kāi)發(fā)高通量檢測的方法同時(shí)檢測多只小鼠的社交行為和發(fā)聲模式。
研究人員共觀(guān)察了11組小鼠，每組包含兩只發(fā)情的雌性小鼠和兩只雄性小鼠，一起共同生活。為了能夠觀(guān)察這些社交行為狀態(tài)小鼠的發(fā)聲情況，研究人員利用人工智能算法檢測小鼠特定的行為，并利用聲源定位系統追蹤每一只小鼠的發(fā)聲狀況。
根據不同的行為特點(diǎn)，將雄性小鼠的社交其分為6大類(lèi)：散步、圍繞著(zhù)另外一只雄鼠轉圈，攻擊，逃跑，雄性追逐雌性，雄性追逐雄性(是的，你沒(méi)看錯，男同)。
他們通過(guò)實(shí)驗發(fā)現這些雄性小鼠的社交行為特點(diǎn)不一樣，主要表現為完成行為的次數和持續的時(shí)間，這點(diǎn)和人類(lèi)很相似。
通過(guò)聲音檢測系統，共檢測到小鼠135,078個(gè)信號，其中雄性小鼠產(chǎn)生的超聲信號比例為82.5%，這些聲音信號是雜亂無(wú)序的，如何進(jìn)行有效的區分呢？根據其聲學(xué)結構特點(diǎn)，研究人員開(kāi)發(fā)了一種自動(dòng)對語(yǔ)音信號進(jìn)行分組的聚類(lèi)方法，對上述信號分為22個(gè)亞類(lèi)。對聲音信號進(jìn)行分類(lèi)使我們能夠更加客觀(guān)的描述雄性小鼠的發(fā)聲模式，這些信號的持續時(shí)間，頻率范圍和幅度在不同亞類(lèi)之間存在不同。
令人意外的是，并不是這些聲音信號的持續時(shí)間等特點(diǎn)影響社交行為，而是社交行為影響發(fā)聲模式。
上述研究結果是基于整體進(jìn)行的，并未進(jìn)行特定某種社交行為分析。通過(guò)深度學(xué)習算法研究人員發(fā)現社會(huì )等級高的小鼠在進(jìn)行社交行為更有可能發(fā)出不同的聲音信號。這是鼠王在給各個(gè)兵鼠布置任務(wù)的節奏嗎？
更有意思的是在攻擊、逃跑或追趕其他雄性的社交行為下，雄性小鼠更加喜歡發(fā)出音調下降的聲音信號，聲音趨于重、粗，就是發(fā)飆亂吼的感覺(jué)；而在進(jìn)行散步、求偶的社交行為中雄性小鼠中更喜歡發(fā)出音調上升的信號，聲音趨于輕、短，給同類(lèi)溫柔的感覺(jué)。
此外，研究人員發(fā)現在同一個(gè)社交網(wǎng)絡(luò )中的雄性小鼠的發(fā)聲的模式會(huì )影響社交伙伴的行為。
總結
總的來(lái)說(shuō)本文基于人工智能算法分析了在社交中小鼠之間的聲音交流信號，發(fā)現特定的社交行為會(huì )產(chǎn)生特定的發(fā)聲模式。社會(huì )交流是兩種或多種動(dòng)物之間的信息傳遞，通常會(huì )促使行為發(fā)生改變。在人類(lèi)中，社交障礙是自閉癥等神經(jīng)發(fā)育障礙的特征。這些發(fā)聲模式的發(fā)現為社交障礙相關(guān)疾病的的研究奠定了基礎。
參考文獻：
1.Ultrasonic signals associated with different types of social behavior of mice
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