https://frosthead.com

Zebra Finches Sanje malo melodijo sanje

Zebre plavice so tako dobre pri petju, da bi to lahko naredile v spanju. Po mnenju znanstvenikov naredijo vse, vendar: ko zebe, zebre z zobmi nagajajo možganske regije in vibrirajo glasilke na načine, ki posnemajo budno segrevanje.

Sorodne vsebine

  • Učenje spanja je bilo mit, vendar lahko spomine krepite, medtem ko odrivate
  • To je tvoj možgan na vaši najljubši pesmi

V zadnjih dveh desetletjih so znanstveniki ugotovili, da je spanec kritični del repertoarja pesmi za učenje pesmi zebra. Drobnice se ne rodijo v arijah; namesto tega se svoje pesmi naučijo v mladostništvu, vadijo in tinkarjajo pod nadzorom odraslega mentorja. Učitelj bo potrpežljivo opozoril na svoje učence, ki bodo nato izgovorili svoje lastne predhodne vokalizacije. Zdi se, da je poslušanje lastnih glasov ključnega pomena za majhne zebričke, saj preizkušajo note in zloge zase.

Zagotovo je praksa popolna - a še bolj ključna? Lahko noč spanja.

Po napornem šolskem dnevu se vsaka zebra plavuta odpravi v posteljo z glasbo na pamet - toliko, da bodo njeni možgani utripali po istih vzorcih, ki se pojavljajo med vsakodnevnimi vadbami. Glasne vrvice tudi vibrirajo, vendar ne oddajajo nobenega zvoka: Ptice ne puščajo dovolj zraka skozi grla, da bi ustvarile slišni hrup.

Raziskovalci teoretirajo, da ptice v resnici sanjajo o pesmi - več sinhronizacije uspavanja kot petja spanja. To ima lahko veliko povezave s kristalizacijo in preoblikovanjem materiala, ki so se ga naučili njihovi učitelji - pojav, ki je primerljiv s premeščanjem človeka na pakiranje spominov in informacij v dolgoročno hrambo. Zjutraj se plavuti zbudijo grobe in dezorijentirane, lahkomiselno sopeče kot prejšnji dan - a s časom napreduje, njihove pesmi se izboljšujejo.

Znanstveniki menijo, da nam lahko s preučevanjem, kako ptice uporabljajo spanec, da se naučijo svojih pesmi, pomagati razumeti skrivnostni postopek pridobivanja človeškega jezika. Tako kot človeški govor so tudi melodije pesmi zapletene in zapletene in celo aktivirajo možganske poti in mišice, zelo podobne tistim pri ljudeh.

"Sinoči sem imel te nore sanje, a sem jih pozabil zapisati." (Flickr / Cathy)

Toda preučevanje sanj o dremljivem zebretem plavustu ni lahek podvig: ni tako, kot da bi ptiče spodbudili budne in spraševali. Da bi bolje razumeli notranje delovanje teh zaspanih ptičjih možganov, se je raziskovalna skupina Gabriela Mindlina na univerzi v Buenos Airesu odločila, da se premakne še korak dlje v verigi glasbenega poveljevanja. Možgani nadzorujejo vedenje, toda med njimi je mišičast posrednik. Če želite vzorec v možganih prevesti v polno serenado, mora ptičji glasni organ najprej opraviti korake. Skupaj s kolegi je Mindlin, profesor biofizike, ki preučuje mehaniko ptičjih pesmi, zasnoval sistem za neposredno merjenje aktivnosti vpletenih mišic.

V prejšnjem delu je njegova raziskovalna skupina v sodelovanju z znanstveniki z univerze v Utahu ugotovila, da zebrele ščuke premikajo glasilke mišic v sozvočju s pesmijo podobno aktivnostjo v možganih, kar kaže na to, da je odčitek mišic lahko dober posrednik pri pokukanju v melodične odmeve ptic.

"Zdaj namesto da pogledamo eno [možgansko] celico naenkrat, lahko vidimo rezultate celotnega sistema, in to je zelo vznemirljivo, " pravi Daniel Margoliash, profesor nevrobiologije na univerzi v Chicagu, ki je študiral ptice ptice tri desetletja. Margoliash je pred tem sodeloval z Mindlinovo skupino, vendar v te študije ni bil vključen.

Študija je tudi ugotovila, da spanec ni le čas za vajo - pticam lahko tudi mirno improvizira nove melodije. Videti je, da ponoči glasovne mišice ptic nekoliko pojenjajo na fritzu in sestavljajo tihe pesmi, ki se ne držijo dnevnih scenarijev. Ta nova raziskava je bila sposobna zajeti različico, ki je prejšnje študije možganov niso mogle, in nakazuje, da glasbeni um odmeva, ko zečje zebe prikimajo.

Za Mindlina je bilo to ogromno. "Zdaj imamo model, ki ne potrebuje možganov, " pravi.

Mindlinova skupina se je prejšnji teden v dveh novih raziskavah razširila na svoje raziskave. Obe študiji se osredotočata na način, kako znanstveniki preučujejo glasbene mišice plazilcev, v upanju, da bodo odkrili več skrivnosti drsečih ptičjih možganov.

Najprej so znanstveniki pod vodstvom Juana Dopplerja, fizika, ki deluje pod Mindlinovim nadzorom, želeli olajšati preučevanje mišic ptic. Osredotočenost na mišice je morda bolj neposreden način zajemanja mehanike serenadnih dremežev - vendar to še vedno ni enostavno. Odrasle zebraste plavuti morajo prestati operacijo, da lahko znanstveniki pritrdijo elektrode na več mišic.

Kljub temu, da te mišice razumejo, da neposredno nadzirajo posamezne vidike produkcije pesmi, na primer višino zvoka, morajo tudi sodelovati. Številni so fizično povezani, vključno z eno posebej pomembno mišico, imenovano syringealis ventralis, za katero je znano, da nadzoruje frekvenco skladbe.

Skupina je ugotovila, da lahko samo merjenje aktivnosti syringealis ventralis zanesljivo zajame dinamiko balade ptic skoraj enako natančno kot stara tehnika merjenja več mišic. Kot je bilo pričakovano, je aktivnost mišic vsebovala podatke o pogostosti, lahko pa je tudi z več kot 70-odstotno natančnostjo napovedala, kdaj se bodo glasbeni motivi začeli in ustavili.

"Oddaljujemo se od tega, da se popolnoma osredotočimo na možgane in nevrone, prav tako smo pozorni na biomehaniko, kjer se informacije živčnega sistema obdelujejo, " pravi Doppler. "To je močna ideja. V nekaterih primerih lahko pregled biomehanike omogoči vpogled v živčni sistem, ki ni tako jasen. "

Z Dopplerjevim enostavnejšim sistemom, opisanim v reviji Chaos, lahko raziskovalci lažje preučujejo sanje pesmi ptic; še več, razumevanje mehanike te močne mišice lahko tudi pove, kako glasovni sistem deluje kot funkcionalna enota.

"Značilnosti mišic resnično izkrvavijo, " pravi Katherine Tschida, nevrobiologinja z univerze Duke, ki se je učila pesmi v zebrih. "Od ene same mišice lahko dobite veliko različnih lastnosti, kljub temu, da mišica ni v prvi vrsti funkcionalna gonilna sila sistema." Tschida, ki ni bil vključen v delo, je pohvalil tudi preuči svojo metodologijo "visoke kakovosti".

Ta graf prikazuje aktiviranje mišic brizge v finicah med petjem (zgoraj) in ponoči (sivo, spodaj). Ta graf prikazuje aktiviranje mišic brizge v finicah med petjem (zgoraj) in ponoči (sivo, spodaj). (Young et al., V PeerJ (2017))

V drugi študiji je ekipa, ki jo je vodil Alan Bush, prav tako fizik iz skupine Mindlin, ugotovila, da lahko manipulirajo s pticami, da razgibajo glasovne mišice, tako da jim igrajo različice svojih pesmi med spanjem - obliko harmonične hipnoze. Bush je bil navdušen za preučevanje vzorcev, kako mišice dejansko streljajo v hipu. Vokalni organ zanj ni le lutka, ki izvaja možganske naloge glavnih mojstrov, ampak je ustvarjalna povezava med možgani in vedenjem, ki lahko končnemu izdelku dodajo lastne zvonove. "Veliko zapletenosti sistema dejansko prihaja s periferije, kjer so mišice, " pojasnjuje.

Bush in njegovi sodelavci so odkrili, da se mišice, ko so mišice vključene v aktivnost, obnašajo povsem ali nič. Ko bi igrali odrezke, ki izrišejo melodije, bi se mišice ptic zanesljivo trzale. Celo sintetične različice teh pesmi, ki so bile predelane v laboratoriju, lahko včasih sprožijo odzive glasnih organov. Pogosto so bile mišice še vedno - toda ko bi jih potisnili v gibanje, bi izvedli celotno strelsko zaporedje vokalizacije.

Znanstveniki pravijo, da to znanje odpira nove načine za preučevanje, kako se glasbena muskulatura sproži v delovanje.

Zaradi invazivnosti operacije so Mindlin in njegova ekipa lahko preizkusili le mišične odzive odraslih zelišč. Vendar bodo prihodnji poskusi z naprednejšo tehnologijo lahko osvetlili stanje sanj mladih ptic. Takšne ugotovitve bi lahko podkrepile prejšnje raziskave o tem, kako mladostniška zebra prši igrače z nauki svojega mentorja in dodajo svoje osebne dotike med spanjem. Toda kakšen namen bi to lahko služilo odraslim, ki so že obvladali svoje melodije?

Margoliash meni, da gre za ohranjanje strokovnega znanja. "Če želite doseči zelo visoko stopnjo natančnosti, morate delati, da pridete tja, in vaditi, da bi tam ostali, " pojasnjuje. "Zebre zeli - in ljudje - se moramo vaditi, da ohranimo kakovost dosežkov, ki jih dosežemo."

Nekega dne se bodo znanstveniki z združenimi silami nevroznanosti in biofizike dejansko lahko globlje potopili v pesmi osipa. Tehnologija se še ni povsem spopadla z nalogo - z vsakim dnem pa postaja vse močnejša. Do takrat? Sanjaj.

Zebra Finches Sanje malo melodijo sanje