Нейронная основа барабанной дроби дятлов похожа на пение певчих птиц

Исследователи под руководством Мэтью Фуксагера из Университета Брауна и Эрика Шуппе из Университета Уэйк-Форест обнаружили в переднем мозге дятлов области, демонстрирующие характеристики, которые до сих пор связывали только с вокальным обучением у животных и речью у человека. Исследование, опубликованное 20 сентября в открытом журнале PLOS Biology, показало, что активность в этих областях мозга связана не с вокализацией, а с характерной барабанной дробью по дереву, которая дала дятлам их название.

Ученые изучают певчих птиц, потому что человеческая речь и птичья песня имеют много общего. Обе изучаются в молодом возрасте, требуют сложной мышечной координации и контролируются специализированными областями мозга. Как у людей, так и у певчих птиц в этих областях экспрессируется ген-маркер PV (парвальбумин), который никогда не находили в дискретных ядрах переднего мозга у вокальных птиц, не обучающихся своим звукам.

Однако, проверяя экспрессию гена PV у нескольких ранее не изученных видов птиц, включая фламинго, уток, пингвинов и дятлов, исследователи неожиданно обнаружили, что у дятлов действительно есть специализированные области мозга, производящие парвальбумин. Эти области схожи по количеству и расположению с несколькими ядрами переднего мозга, которые контролируют обучение пению и его воспроизведение у певчих птиц. В полевых испытаниях с дятлами они выяснили, что поведение, вызывающее активность мозга в этих областях, — это их быстрая барабанная дробь, а не вокализация.

Как и птичья песня, барабанная дробь дятлов используется для защиты территории, требует быстрых и сложных двигательных движений и должна быть адаптируемой, когда птицы конкурируют друг с другом. Хотя ученые еще не установили, что барабанная дробь является приобретенным поведением, эти новые данные о мозге указывают на это. Обнаружение этой системы неголосовой коммуникации, которая неврологически и функционально схожа с певческой системой, может помочь понять, как существующие мозговые системы эволюционируют и приспосабливаются для выполнения новых, но схожих функций.

Фуксaгер добавляет: «У дятлов есть набор специализированных областей мозга, которые контролируют их способность барабанить, то есть быстро долбить клювом по деревьям (и водостокам) во время драк с другими птицами. Более того, эти области мозга поразительно похожи на части мозга певчих птиц, которые помогают этим животным учиться петь».