Взрослый
самец зебровой амадины. Эти птицы больше всего подходят на роль
подопытных мышей в экспериментах по изучению слуха и вокальных
способностей как птиц, так и людей (фото Michale Fee, Michael Long).
Учёные, что исследуют функции мозга,
связанные с речью и слухом, в последние годы всё чаще и чаще используют
в качестве подопытных певчих птиц. Уж очень похожи у людей и пернатых
задействованные в речи и пении механизмы. Так сложилось в ходе эволюции
– работают почти идентичные структуры мозга, для обучения нужны схожие
условия и так далее. Две группы зоологов представили недавно результаты
своей работы с птицами.
Согласно последним исследованиям учёных из университета Цюриха (Universität Zürich),
у певчих птиц в голове существует некоторое подобие нотных записей,
благодаря которым они учатся столь виртуозно исполнять свои трели.
Швейцарские
учёные смогли определить местоположение участка, определяющего
"правильность" исполнения мелодии, в мозгу зебровых амадин (Taeniopygia guttata).
Зебровые амадины в Австралии всё равно что у нас воробьи. Этих сфотографировали в одном из парков Зелёного континента (фото ozymiles/flickr.com).
Зоологи отследили
электрическую активность клеток мозга этих представителей семейства
вьюрковых ткачиков, что ранее (другими учёными) были связаны со слухом.
Поначалу исследователи проследили за работой мозга во время пения, а затем при прослушивании трелей сородичей.
Во
второй части эксперимента отдельные нейроны работали постоянно. В то же
время когда птицы сами ошибались или слышали какое-либо
несоответствие/помеху в чужих песнях, подключались другие клетки.
Именно они, по мнению профессора Рихарда Ханлозера (Richard Hahnloser), и позволяют птицам в самом прямом смысле учиться на своих ошибках.
В статье,
опубликованной в журнале Nature, зоологи предполагают, что отдельные
регионы позволяют птицам определять ошибки в собственном исполнении (то
есть по сути отвечают за музыкальный слух).
Спектрограмма песни зебровой амадины (иллюстрация Michale Fee, Michael Long).
"Наши эксперименты
доказывают существующие представления о том, что птицы слушают сами
себя. И, судя по всему, сравнивают прослушанное с тем, что ожидают или
хотят услышать", — добавляет Ханлозер.
Обнаруженные
нейроны помогут учёным лучше разобраться в том, как зебровые амадины
учатся петь у своих отцов. И действительно ли в их мозгу заложены
некоторые образцы, которые они сравнивают с тем, что слышат в
реальности.
Впрочем, как мы уже
говорили, новые данные, возможно, также прольют свет на понимание основ
обучения языку у человека. Ведь дети учатся правильно воспроизводить
звуки (сложные в том числе), проверяя соответствие со взрослой речью
(или же тем, что отложилось в голове) на слух.
Однако
о нейронных механизмах, стоящих за этим процессом, ничего не известно.
Наши ближайшие родственники, человекообразные обезьяны, учёным в этом
деле не помощники, так как разговаривать (и уж тем более петь) не
умеют. Вот и тренируются зоологи на… птичках.
Со временем учёные, возможно, смогут также лучше понять, как развивается у человека и музыкальный слух.
Изучая
мозг певчих птиц, профессор Михаль Фи (справа) и постдок Майкл Лонг
приблизились к пониманию работы главного органа центральной нервной
системы всех животных (фото Donna Coveney).
Между тем другая группа
учёных решила исследовать "часы" (метроном/хронометр), что отвечают за
всяческие временные интервалы в трелях птиц.
И
снова напрашивается сравнение с человеческой речью. Чтобы правильно
(понятно для других) говорить и петь, необходимо кроме всего прочего
чётко и очень точно выдерживать различные паузы при произношении/пении.
Какой отдел мозга работает у человека в этом случае? А у птицы?
Исследователи Михаль Фи (Michale Fee) и Майкл Лонг (Michael Long) из Массачусетского технологического института (MIT) решили разобраться в этом сложном вопросе.
Показательные
сонограммы одной из птиц. Сверху вниз: нормальная, при слабом нагреве
HVC, при охлаждении мозга с увеличивающимся временем воздействия
(иллюстрации Michale Fee, Michael Long).
Для этих целей они
остудили отдельные клетки различных участков мозга всё тех же зебровых
амадин и посмотрели, как это отразилось на песнопениях. Передача
импульсов в этом случае замедляется, что неизменно сказывается на
реакциях пернатых.
Так, учёные выяснили, что "замораживание" высшего вокального центра (high vocal center – HVC) приводит к замедлению птичьих песен на 30% (при охлаждении на 10 °С).
При
этом температурное воздействие никак не сказалось на последовательности
нот в трели. Тогда зоологи предположили, что именно HVC регулирует
временные паттерны песен.
Каждая
песня длится порядка секунды и содержит несколько "слогов" в
стереотипной последовательности. Охлаждение HVC привело к растягиванию
всей трели и каждого слога в отдельности, но ритм сохранился.
Отметим, ранее учёным было известно, что пение Taeniopygia guttata
регулируют два участка мозга: тот самый высший вокальный центр и ядро
акропаллиума (robust nucleus of the arcopallium – RA). Если их
дезактивировать, птица больше не сможет петь, пишут учёные в пресс-релизе MIT.
Команда американцев также отчиталась в журнале Nature. И теперь надеется разузнать больше о "часах", отвечающих за другие сложные функции.
То, что им в этом снова будут помогать столь популярные зебровые амадины, можно быть уверенными на все сто.