Главная Архив сайта Карта сайта Соглашение О проекте Обратная связь

Учёные выяснили, базальные ганглии отвечают за пение птиц

bengalese_finch

Чтобы имитировать мелодию своего отца, певчая птица мужского пола использует метод проб и ошибок, напевая мелодию снова и снова, сотни раз в день, делая небольшие изменения в высоте нот. Для бенгальского зяблика мужского пола, этот строгий учебный процесс начинается в возрасте около 40-ка дней и заканчивается на 90-й, как только он достигает половой зрелости и готов использовать свои песни, чтобы добиваться самок, сообщает «labscience.ru».

Чтобы совершить этот подвиг, головной мозг зяблика должен получать и обрабатывать большие объёмы информации о своей деятельности и использовать эти данные для точного управления сложными вокальными действиями, которые позволяют изменять высоту и структуру его песни.

Теперь же, учёные из «UCSF» показали, что ключевая мозговая структура действует в качестве учебного центра, получая информацию из других областей мозга и выясняет, как использовать эту информацию для улучшения своей песни. Эти открытия могут помочь учёным выяснить новые способы лечения неврологических расстройств, которые препятствуют движению, такие как болезнь Хантингтона и болезнь Паркинсона.

Эти исследования были представлены 20-го мая 2012-го года в интернет-издании журнала «Nature», и немного позднее появятся в печатной версии журнала.

Многолетние исследования, проведённые в лаборатории Майкла Брейнарда (Michael Brainard) — доктор философии, адъюнкт-профессор физиологии в «UCSF», показали, что взрослые зяблики могут следить за небольшими различиями в отдельных «слогах» или нотах. Они поют и прислушиваются, делая умственные заключения, которые позволяют им изменять высоту нот.

В предыдущих экспериментах, Брейнард и его коллеги разработали учебный процесс, который побудил взрослых зябликов калибровать свои песни. Они создали компьютерную программу, которая может распознавать высоту каждого слога в песни птицы. Компьютер также воспроизвёл звук, который не очень понравился птицам — это своего рода белый шум — в тот самый момент птицы произнесли конкретные ноты. В течение нескольких часов зяблики научились изменять высоту, дабы больше не услышать неприятный для них звук.

В новом исследовании, «UCSF» нейробиологи использовали технологии, чтобы понять, как этот учебный процесс контролируется головным мозгом. Преобладающая теория предполагает, что новые знания контролируется «умной» структурой мозга, названной базальными ганглиями — группа взаимосвязанных областей мозга, обеспечивающих регуляцию двигательных и вегетативных функций.

«Если у птицы, которая до сих пор не научился петь удалить базальные ганглии, то она никогда не научится петь», — сказал Джонатан Чарльзворт (Jonathan Charlesworth), доктор неврологии «UCSF» и первый автор новой статьи.

После изучения основных, часто повторяющихся навыков, таких как набор текста или повтор песни стало известно, что контроль деятельности осуществляется со стороны нервной системы, которая передаёт сигналы от мозга к мышцам. Но, по прежнему остаётся неясным тот факт, что делает базальных ганглиев такими «умными» и даёт им возможность поддерживать обучение, основанное на методе проб и ошибок.

Учёные пытались ответить на этот вопрос, блокируя выход ключевой цепи базальных ганглий при обучении зябликов мужского пола, чтобы изменить их песни. До тех пор, пока базальным ганглиям блокировали подачу сигналов, зяблики не прогибались под дудку учёных. Но, как только команда Брейнарда прекратила блокировать базальные ганглии, случилось что-то удивительное — зяблики сразу изменили мотив своих песен.

«Это походит на игрока в гольф, который на тренировочном поле постоянно мажет мимо лузы, без каких-либо дальнейших улучшений», — сказал Чарльзворт. «Но, в конце концов он отчаянно наносит удар и внезапно поражает цель».

«Как правило, на повышение производительности потребуется определённое время, поскольку базальные ганглии оценивают информацию, вносят изменения и получают новые отзывы», — сказал Брейнард.

«Сюрприз в том, что базальные ганглии могут обратить внимание и посмотреть, как другие моторные структуры получают информацию, даже если они не вовлечены в управление двигателем», — сказал Брейнард. «Они тайно научились совершенствовать мастерство исполнения, и это объясняет, как они делают это».

Эти данные свидетельствуют о том, что «ловкость» базальных ганглиев в значительной степени зависит от постоянного потока информации, которую они получают от других моторных структур. Это также делает базальных ганглиев, более универсальными, чем считалось ранее. Они способны научиться калибровать тонкую моторику, выступая в качестве специализированного центра, который получает информацию из различных частей мозга и отвечает на эту информацию с новыми директивами.

«Полученные данные также поддерживают идею о том, что проблемы в способностях цепи базальных ганглий получать информацию, могут вызвать расстройства двигательной системы, симптомы Хантингтона и Паркинсона», — сказал Брейнард.

Третьим соавтором статьи был Тимоти Уоррен (Timothy Warren), доктор философии, работающий в лаборатории Брейнарда.

Данное исследование финансировалось «National Institutes of Health» и Национальным научным фондом (National Science Foundation).

Опубликовано: 20.05.2012 в 23:20

Добавить комментарий