Зебра финчета са толкова добри в пеенето, че биха могли да го направят в съня си. Според учените, те правят всичко, но: Докато спят, зебните фини запалват мозъчните области и вибрират гласните си струни по начини, които имитират будното затопляне.
Свързано съдържание
- Ученето на сън беше мит, но можете да укрепите спомените, докато хлътнете
- Това е твоят мозък на любимата ти песен
През последните две десетилетия учените откриха, че сънят е критична част от репертоара за песен на зебра фин. Перчинките не са родени в пояса на арии; вместо това те учат песните си в юношеска възраст, практикувайки и майтапвайки се под наблюдението на възрастен преподавател. Преподавателят ще търпи търпеливо за своите ученици, които след това ще произнесат собствените си ориентировъчни вокализации. Изслушването на собствените им гласове изглежда е решаващ елемент за малките зебра финиши, докато тестват нотите и сричките сами.
Със сигурност практиката прави перфектни, но още по-решаващи? Добър нощен сън.
След тежък ден в училище, всяка зебра финиш се насочва към леглото с музика на ума - дотолкова, че мозъкът й ще мига и излиза от същите модели, които се срещат по време на ежедневните тренировки. Гласовите му струни също вибрират, но не издават никакъв звук: птиците не изтласкват достатъчно въздух през гърлото си, за да генерират звуков шум.
Изследователите теоретизират, че птиците всъщност мечтаят за песен - повече синхронизиране на устните, отколкото пеене на сън. Това може да има много общо с кристализирането и преформулирането на материали, научени от техните преподаватели - явление, сравнимо с отлагането на хора, опаковане на спомени и информация в дългосрочно съхранение. На сутринта финците се събуждат бурно и дезориентирано, бабувайки малко по-последователно от предния ден - но с течение на времето песните им се подобряват.
Учените смятат, че изучаването как птиците използват съня, за да научат песните си, може да ни помогне да разберем мистериозния процес на усвояване на човешки език. Подобно на човешката реч, мелодиите на птичи песни са сложни и сложни и дори активират мозъчните пътища и мускулите, много подобни на тези при хората.
"Имах тази луда мечта снощи, но забравих да я напиша." (Flickr / Кати) Но изучаването на съня на спящата зебра фиба не е лесен подвиг: не е като да бутаме птиците будни и да питаме. За да разбере по-добре вътрешната работа на тези сънливи птичи мозъци, изследователската група на Габриел Миндлин от Университета в Буенос Айрес реши да се придвижи с една стъпка по-напред във веригата от музикални команди. Мозъците контролират поведението, но между тях има мускулест посредник. За да се преведе образецът в мозъка в пълна серенада, гласовият орган на птицата първо трябва да изпълни заповедите за поход. Заедно с колегите си Миндлин, професор по биофизика, който изучава механиката на пеенето на птици, проектира система за директно измерване на активността на участващите мускули.
В предишна работа неговият изследователски екип, в партньорство с учени от Университета на Юта, установява, че зебрата миди движат гласовите си мускули в синхрон с песенната активност в мозъка, което показва, че отчитането на мускулите може да бъде добър прокси за надникване в мелодичните викове на птиците.
„Сега вместо да погледнем в една [мозъчна] клетка наведнъж, можем да видим изхода на цялата система и това е много вълнуващо“, казва Даниел Марголиаш, професор по невробиология в Чикагския университет, който изучава птичия песен за повече три десетилетия. Преди това Марголиаш е сътрудничил с групата на Миндлин, но не е участвал в тези проучвания.
Проучването установява също, че сънят не е само време за репетиране - това може да даде шанс на птиците спокойно да импровизират нови мелодии. Гласовите мускули на птиците изглежда леко се носят на фрица през нощта, съставяйки тихи песни, които не се придържат към сценариите на деня. Това ново изследване успя да улови вариация, която предишните проучвания на мозъка не можаха, и предполага, че музикалният ум се извива, когато зебните перки кимват.
За Миндлин това беше огромно. "Сега имаме модел, който не се нуждае от мозъка", казва той.
Миналата седмица в две нови проучвания групата на Mindlin разширява своите изследвания. И двете проучвания се фокусират върху начина, по който учените изучават гласните мускули на финките, с надеждата да отключат повече тайни на мърморещия птичи мозък.
Първо, учените, водени от Хуан Доплер, физик, работещ под наблюдението на Миндлин, искаха да улеснят изучаването на мускулите на птиците. Фокусирането върху мускулите може да е по-директен начин за улавяне на механиката на серенадите на хлътване - но все още не е лесно. Възрастните зебра фини трябва да бъдат подложени на операция, за да могат учените да прикрепят електроди към множество мускули.
Въпреки това, макар че се разбира, че тези мускули директно контролират отделните аспекти на производството на песни - например терена на произвеждания звук - те също трябва да работят заедно. Няколко са физически свързани, включително един особено важен мускул, наречен syringealis ventralis, за който се знае, че контролира честотата на песента.
Екипът откри, че самото измерване на активността на syringealis ventralis може надеждно да улови динамиката на баладите на птиците почти толкова точно, колкото старата техника за измерване на множество мускули. Както се очакваше, мускулната активност съдържаше информация за честотата, но също така можеше да предвиди кога музикалните мотиви започват и спират с над 70 процента точност.
„Ние се отдалечаваме от фокусирането изцяло върху мозъка и невроните, а също така обръщаме внимание на биомеханиката, където информацията на нервната система се обработва“, казва Доплер. „Това е мощна идея. В някои случаи разглеждането на биомеханиката може да ви даде представа, която не е толкова ясна в нервната система. "
С помощта на по-простата система на Доплер, описана в списание Chaos, изследователите могат по-лесно да изучават мечтаните песни на птиците; освен това, разбирането на механиката на този мощен мускул може също да информира как гласовата система работи като функционална единица.
„Характеристиките на мускулатурата наистина кървят“, казва Катрин Цхида, невробиолог от университета Дюк, която е изучавала изучаването на песни в зебра. "Можете да получите отчитане от един мускул [на] много различни функции, въпреки факта, че мускулът не е преди всичко функционалният двигател на системата." Цхида, който не участва в работата, също похвали проучване за неговата "висококачествена" методология.
Тази диаграма показва активирането на мускулите на спринцовката при фин по време на пеене (отгоре) и през нощта (сиво, отдолу). (Young et al., В PeerJ (2017)) Във второто проучване екип, ръководен от Алън Буш, също физик от групата на Миндлин, откри, че те могат да манипулират птиците, като огъват гласовите си мускули, като им пускат версии на собствените си песни, докато спят - форма на хармонична хипноза. Буш нямаше търпение да изучава моделите на това как мускулите действително стреляха в дрямка. За него гласовият орган не е просто марионетка, изпълняваща набор от главни инструкции на мозъка - по-скоро е творческа връзка между мозъка и поведението, която може да добави свои собствени звънци и свирки към крайния продукт. „Голяма част от сложността на системата всъщност идва от периферията, където са мускулите“, обяснява той.
Буш и неговите колеги откриха, че когато мускулите се активизират в активност, те се държат изцяло или нищо. Когато играят откъси от себе си, които разпръскват мелодии, мускулите на птиците надеждно щракат. Дори синтетичните версии на тези песни, ремиксирани в лабораторията, понякога могат да предизвикат реакции на гласните органи. Често мускулите бяха неподвижни, но когато бяха насочени към огъване, те щяха да изпълнят пълната последователност на стрелба на вокализация.
Учените казват, че това знание отваря нови начини да се проучи как музикалната мускулатура се стимулира в действие.
Поради инвазивността на операцията, Миндлин и неговият екип са успели да тестват само мускулните реакции на възрастни фини зебри. Въпреки това, бъдещите експерименти с по-напреднали технологии могат да хвърлят светлина върху състоянието на мечтите на младите птици. Подобни констатации могат да потвърдят предишните изследвания за това как подрастващата зебра финишира играчките с ученията на своя учител и добавят свои лични докосвания по време на сън. Но каква цел би могла да послужи това при възрастни, които вече са овладели мелодиите си?
Марголиаш смята, че става въпрос за поддържане на експертиза. „Ако искате да постигнете много високо ниво на точност, трябва да работите, за да стигнете до там и да практикувате, за да останете там“, обяснява той. „Зебрата и зелените фиби трябва да практикуват, за да поддържат качеството на изпълнение, което постигаме.“
Някой ден, с обединените сили на невронауката и биофизиката, учените всъщност може да успеят да се потопят по-дълбоко в песните на съня. Технологиите не се справят с тази задача - но с всеки изминал ден става все по-мощна. До тогава? Сънувай.
