Недавно профессор Йоко Язаки-Сугияма и доктор Шин Янагихара из Окинавского института науки и технологий (OIST) впервые идентифицировали нейроны в мозге, которые связаны со слуховой памятью песни отца в зебровые зяблики, которые могут помочь понять развитие речи человека. Недавно они опубликовали свои выводы в Nature Communications.
«Для молодых животных ранние сенсорные ощущения очень важны и сильно влияют на развитие мозга», — сказал Янагихара, научный сотрудник отдела нейронных механизмов для критических периодов OIST. «Эта стадия называется« критическим периодом », когда мозговые цепи очень гибкие и могут быть легко изменены и модифицированы. Мы хотели знать, как ранние сенсорные ощущения во время критического периода формируют мозговые цепи и приводят к соответствующему поведению».У зебровых зябликов только самцы учатся и поют песни, так как именно так они привлекают себе пару.
Следовательно, разучивание сложной песни для привлечения зебровых зябликов имеет решающее значение для воспроизводства. Молодые зебры делают это, слушая песню отца и запоминая ее. Когда они начинают вокализировать, считается, что через слуховую память о песне наставника они могут вспомнить звуки и постепенно адаптировать свою песню, пока они не разработают свою собственную песню, которая сравнима с песней наставника.«Это похоже на развитие речи человека», — сказал Янагихара. «В критический период дети слушают речь взрослых, и их мозговые цепи формируются так, чтобы улавливать слуховые особенности этой речи.
Мы предсказали, что, когда птицы слушают песню отца, эти переживания изменяют мозговые цепи молодых птиц, чтобы сформировать память о ней. "Чтобы подтвердить свой прогноз и узнать больше о том, где хранится память о песне наставника, исследователи изучили реакцию нейронов в верхней слуховой коре, которая является частью специализированной нейронной цепи, на звук песни наставника. Они наблюдали за нейрональной слуховой реакцией, когда птицы слушали разные песни — свои собственные, наставника, других зябликов и песни разных видов певчих птиц — у обученных молодых птиц и у изолированных молодых контрольных птиц.
Команда отслеживала реакции отдельных нейронов и собирала информацию от множества нейронов многих птиц. С помощью этого метода они обнаружили, что были неселективные нейроны, которые реагировали на все песни, а также избирательные нейроны, которые имели очень избирательную, а во многих случаях эксклюзивную реакцию на песни наставника.«У обычных, обучаемых птиц мы столкнулись с группой нейронов, которые очень сильно откликнулись на песню наставника после того, как они ее выучили, но не ответили на другие песни», — сказал Янагихара.«Однако у птиц, у которых не было опыта наставника, мы не увидели никакой реакции на песню наставника или, в данном случае, на песню генетического отца, и вообще никаких селективных нейронов».
Команда обнаружила, что примерно пять процентов нейронов в верхней слуховой коре отреагировали на песню наставника, и это может указывать на то, где в мозгу расположена ранняя слуховая память.«Мы обнаружили 27 нейронов, которые выборочно реагируют на песню наставника», — сказал Янагихара. «Мы считаем, что эти селективные нейроны к песне наставника представляют собой память о песне наставника, и что изучение песни наставника в критический период изменяет нейронные цепи, чтобы приспособиться к этой памяти».Это важно, потому что механизмы мозга в критический период еще не очень хорошо изучены. Эти открытия могут стать шагом к пониманию того, как формируется цепь мозга на этой ранней стадии развития и как эти нейронные цепи способствуют более высокой когнитивной функции во взрослом возрасте.
«Это исследование дает некоторое представление о том, как мозг приобретает воспоминания в критический период», — сказал Янагихара. «Это шаг в понимании того, как нейронные механизмы памяти и ранних сенсорных ощущений формируют мозговые цепи на ранней стадии развития не только у птиц, но также у людей и других видов».