Зяблики зебры обычно учатся петь от своих отцов. Но теперь ученые научили маленьких птиц запоминать мелодию, даже не выучив ее - и они сделали это, внедрив воспоминания о песнях в мозг птиц.
Этот странный эксперимент был разработан, чтобы обнаружить мозговые пути, которые кодируют продолжительность нот у птиц. В конечном счете, смысл состоит в том, чтобы провести параллели с тем, как люди учатся говорить. Надеемся, что исследование поможет ученым нацелить гены и нейроны для улучшения изучения языка у людей с аутизмом и другими условиями, которые влияют на вокализацию.
«Мы впервые подтвердили наличие областей мозга, которые кодируют воспоминания о поведенческих целях - те воспоминания, которые направляют нас, когда мы хотим подражать чему-либо от речи до обучения игре на фортепиано», - Тодд Робертс, нейробиолог из Техасского университета в Юго-западном О Доннелл Институт мозга, говорится в заявлении. «Результаты позволили нам внедрить эти воспоминания в птиц и направлять изучение их песни».
Слухом земля полнится
Зебра зябликов (Taeniopygia guttata) маленькие, социальные птицы, родом из Центральной Америки и популярные как домашние животные. Подобно тому, как младенцы учат язык, подражая тому, что слышат, зяблики-зебры слушают пение своих отцов, а затем исполняют мелодии. Новое исследование показывает, как животные справляются с этим.
Робертс и его коллеги использовали оптогенику для модификации нейронов зяблика, не подвергая их пению. Этот метод включает использование света для управления поведением светочувствительных белков в нейронах или клетках головного мозга, что, по сути, позволяет исследователям контролировать, когда срабатывает нейрон. Используя этот инструмент, исследователи смогли изменить активность мозга в сенсомоторной области, известной как Nif, которая отправляет информацию в специализированную область мозга певчих птиц, которая называется HVC. Эта область занимается как изучением, так и воспроизведением песен птиц.
Пульсируя свет в ритме, исследователи смогли закодировать «воспоминания» в мозгу вьюрков, чтобы ноты птиц соответствовали длительности световых импульсов. Казалось, фигура отца делала эти инструкции для запоминания птицы, но не было никакого зяблика отца.
Понимание изучения языка
Исследователи считают, что одной только длительности ноты недостаточно, чтобы научить зяблику полную песню птицы также должны изучить другие аспекты мелодии, такие как высота звука.
«Мы не учим птицу всему, что ей нужно знать - только продолжительности слогов в ее песне», - сказал Робертс. «Две области мозга, которые мы проверили в этом исследовании, представляют собой лишь одну часть головоломки».
Он добавил, что, найдя больше произведений, можно научить птиц петь полную мелодию без какого-либо учителя. «Но, - сказал Робертс, - мы далеки от этого».
Это базовое исследование птиц направлено на то, чтобы раскрыть контуры мозга, которые делают возможным изучение языка. Исследователи сообщили на этой неделе в журнале Science, что связь между HVC и областями Nif у птиц имеет решающее значение для пения. Если связь между этими двумя регионами прервалась после того, как птица выучила мелодию, животное все равно могло петь песню. Но если бы HVC и Nif были отрезаны друг от друга до того, как птица смогла сформировать воспоминания о песне, зяблик никогда не узнает, сколько бы раз он ни слышал песню потом.
«Человеческий мозг и пути, связанные с речью и языком, намного сложнее, чем схемы певчих птиц», - сказал Робертс. «Но наше исследование дает четкие подсказки о том, где искать более глубокое понимание нарушений развития нервной системы».
