Zebricové peny sú také dobré na spev, že by to dokázali vo svojom spánku. A podľa vedcov robia všetko okrem: Keď spí, zebricové pěnkavy vystrelia mozgové oblasti a vibrujú ich hlasivky tak, aby napodobňovali bzučivý boj.
Súvisiaci obsah
- Spánkové učenie bolo mýtus, ale počas odloženia si môžete posilniť spomienky
- Toto je váš mozog na vašej obľúbenej piesni
V posledných dvoch desaťročiach vedci zistili, že spánok je kritickou súčasťou repertoáru spevu piesní zebra finch. Pinky sa nenarodili áriovými áriami; namiesto toho sa učia svoje piesne v dospievaní, precvičujú a drotajú pod dohľadom dospelého tútora. Vyučujúci sa bude trpezlivo varovať pre svojich študentov, ktorí potom vydajú svoje predbežné spevy. Vypočutie si vlastných hlasov sa zdá byť kľúčovým prvkom pre malé zebričky, keď si testujú noty a slabiky pre seba.
Určite je prax dokonalá - ale ešte dôležitejšia? Dobrú noc spať.
Po náročnom dni v škole sa každá zebra finch vydá spať s hudbou v hlave - natoľko, že jej mozog bude blikať a vystupovať z rovnakých vzorcov, aké sa vyskytujú pri každodenných cvičeniach. Vokálne šnúry tiež vibrujú, ale nevydávajú žiadny zvuk: Vtáky netlačia dostatočným množstvom vzduchu cez hrdla, aby generovali počuteľný hluk.
Vedci sa domnievajú, že vtáky v skutočnosti snívajú o piesni - viac synchronizujú pery spánku ako spánok spiaci. To môže mať veľa spoločného s kryštalizáciou a pretváraním materiálu získaného od ich tútorov - jav porovnateľný s odkladaním pamäti a informácií ľudí do dlhodobého skladovania. Ráno sa brúsky prebudia a sú dezorientované, bľabotajú trochu menej súdržne ako predchádzajúci deň - ale s postupom času sa ich piesne zlepšujú.
Vedci sa domnievajú, že štúdium toho, ako vtáky využívajú spánok na naučenie sa svojich piesní, nám môže pomôcť porozumieť záhadnému procesu získavania ľudského jazyka. Rovnako ako ľudská reč, aj melódie vtáčieho jazyka sú zložité a zložité a dokonca aktivujú mozgové dráhy a svaly veľmi podobné tým u ľudí.
„Minulú noc som mal tento bláznivý sen, ale zabudol som ho napísať.“ (Flickr / Cathy) Ale štúdium snového scvrknutia spánkovej zebry nie je ľahké: Nie je to ako by sme mohli vtáky prebudiť a opýtať sa. Aby sa lepšie porozumelo vnútornému fungovaniu týchto ospalých vtákov, výskumná skupina Gabriel Mindlin na University of Buenos Aires sa rozhodla posunúť o krok ďalej v reťazci hudobných velení. Mozgy ovládajú správanie, ale medzi nimi je svalnatý sprostredkovateľ. Aby sa vzorec v mozgu mohol pretransformovať na plne rozvinutú serenádu, musí vtáčie vokálny orgán najprv vykonať pochodové príkazy. Mindlin, profesor biofyziky, ktorý študuje mechaniku vtáctva, navrhol spolu so svojimi kolegami systém na priame meranie aktivity zúčastnených svalov.
V predchádzajúcej práci jeho výskumný tím v spolupráci s vedcami na univerzite v Utahu zistil, že zebricové lastúry pohybujú ich hlasivými svalmi synchronizovane s piesňou podobnou aktivitou v mozgu, čo naznačuje, že odčítanie svalov môže byť dobrým zástupcom pre nahliadnutie. do melodických vtákov.
"Teraz, namiesto toho, aby sme sa pozerali naraz na jednu [mozgovú] bunku, môžeme vidieť výstup celého systému, a to je veľmi vzrušujúce, " hovorí Daniel Margoliash, profesor neurobiológie na University of Chicago, ktorý študoval vtáčie preteky už viac ako tri desaťročia. Margoliash predtým spolupracoval so skupinou Mindlin, ale do týchto štúdií sa nezúčastnil.
Štúdia tiež zistila, že spánok nebol iba čas na skúšku - môže tiež poskytnúť vtákom šancu ticho improvizovať nové melódie. Zdá sa, že vokálne svaly vtákov v noci mierne stúpajú na fritz, vytvárajúc tiché piesne, ktoré sa nelepia na denné skripty. Tento nový výskum dokázal zachytiť variácie, ktoré predchádzajúce štúdie mozgu nedokázali, a naznačuje, že hudobná myseľ meandruje, keď zebra finches prikývne.
Pre Mindlin to bolo obrovské. "Teraz máme model, ktorý nepotrebuje mozog, " hovorí.
Minulý týždeň v dvoch nových štúdiách skupina Mindlin rozšírila svoj výskum. Obe štúdie sa zameriavajú na spôsob, akým vedci študujú vokálne svaly pižmových v nádeji, že odomknú ďalšie tajomstvá spiaceho vtáka.
Vedci vedení Juanom Dopplerom, fyzikom pracujúcim pod Mindlinovým dohľadom, chceli uľahčiť štúdium svalu vtákov. Zaostrovanie na svaly môže byť priamejším spôsobom, ako zachytiť mechaniku odkladania serenád - ale stále to nie je ľahké. Dospelé zebričky pižmové sa musia podrobiť chirurgickému zákroku, aby vedci mohli pripojiť elektródy k viacerým svalom.
Aj keď sú tieto svaly chápané tak, že priamo riadia jednotlivé aspekty výroby piesní - napríklad výšku tónu produkovaného zvuku - musia tiež spolupracovať. Niektoré z nich sú fyzicky spojené, vrátane jedného zvlášť dôležitého svalu nazývaného syringealis ventralis, o ktorom je známe, že riadi frekvenciu piesne.
Tím zistil, že samotné meranie aktivity injekčnej striekačkyealealis ventralis môže spoľahlivo zachytiť dynamiku balad vtákov takmer rovnako presne ako stará technika merania viacerých svalov. Ako sa očakávalo, aktivita svalu obsahovala informácie o frekvencii, ale mohla tiež predpovedať, kedy sa hudobné motívy začali a zastavovali s presnosťou viac ako 70 percent.
„Odkláňame sa od úplného zamerania sa na mozog a neuróny a venujeme pozornosť biomechanike, kde sa spracovávajú informácie o nervovom systéme, “ hovorí Doppler. „Toto je silný nápad. V niektorých prípadoch vám pohľad na biomechaniku poskytne informácie, ktoré nie sú v nervovom systéme také jasné. “
S Dopplerovým jednoduchším systémom opísaným v časopise Chaos môžu vedci ľahšie študovať snové piesne vtákov; A čo viac, pochopenie mechaniky tohto silného svalu môže tiež informovať o tom, ako hlasový systém funguje ako funkčná jednotka.
"Rysy svalu skutočne krvácajú, " hovorí Katherine Tschida, neurobiológka na Duke University, ktorá študovala učenie piesní vo finských zebrách. „Od jedného svalu môžete získať množstvo rôznych funkcií, napriek tomu, že sval nie je primárne funkčným vodičom systému.“ Tschida, ktorý sa na práci nezúčastnil, tiež ocenil štúdium metodológie „vysokej kvality“.
Tento graf ukazuje aktiváciu striekačkových svalov vo finči počas spevu (hore) a v noci (sivá, dole). (Young a kol., V PeerJ (2017)) V druhej štúdii tím vedený Alanom Bushom, tiež fyzikom v Mindlinovej skupine, zistil, že môžu vtáky manipulovať tak, aby si ohýbali svoje vokálne svaly tým, že im počas spánku hrali verzie svojich vlastných piesní - forma harmonickej hypnózy. Bush dychtivo študoval vzorce toho, ako svaly skutočne strieľali v spánku. Vokálny orgán pre neho nie je iba bábkou, ktorá vykonáva mozgovú sadu majstrovských pokynov - je to skôr tvorivé spojenie medzi mozgom a správaním, ktoré môže do konečného produktu pridať vlastné zvončeky a píšťalky. „Veľa komplexnosti systému pochádza z periférie, kde sú svaly, “ vysvetľuje.
Bush a jeho kolegovia zistili, že keď sú svaly naladené na činnosť, správajú sa úplne alebo nič. Pri hraní úryvkov, ktoré vykrývajú melódie, by sa svaly vtákov spoľahlivo šklbali. Dokonca aj syntetické verzie týchto piesní, remixované v laboratóriu, by niekedy mohli vyvolať reakcie vokálnych orgánov. Svaly boli často stále - ale keď sa prepadli, vykonali úplnú postupnú palbu spevu.
Vedci tvrdia, že tieto znalosti otvárajú nové spôsoby, ako študovať, ako sa hudobné svalstvo podnecuje k činnosti.
Kvôli invazívnosti operácie Mindlin a jeho tím dokázali otestovať svalové reakcie dospelých jemných zebok. Budúce experimenty s pokročilejšími technológiami však môžu vniesť svetlo do vysnívaných stavov mladých vtákov. Takéto zistenia môžu potvrdiť predchádzajúci výskum o tom, ako dospievajúci zebra dotvára hračky podľa inštrukcií učiteľa a počas spánku pridáva svoje osobné dojmy. Aký účel by to však mohlo slúžiť dospelým, ktorí už ovládajú svoje melódie?
Margoliash si myslí, že ide o udržanie odbornosti. "Ak chcete dosiahnuť veľmi vysokú úroveň presnosti, musíte sa tam dostať a cvičiť, aby ste tam zostali, " vysvetľuje. "Zebra finches - a ľudia - musia trénovať, aby udržali kvalitu výkonu, ktorý dosahujeme."
Jedného dňa, s kombinovanými silami neurovedy a biofyziky, môžu vedci skutočne hlbšie ponoriť do spánkových piesní. Technológia túto úlohu celkom nezachytila - ale každým dňom sa stáva výkonnejšou. Dovtedy? Snívaj ďalej.
