Немые певицы: как мозг канареек сохраняет способность к пению всю жизнь

Новое исследование Института биологической разведки Макса Планка показывает, что самки канареек, которые обычно не поют, сохраняют полный нейронный аппарат для пения на протяжении всей жизни. Это открытие проливает свет на фундаментальные механизмы нейропластичности — способности мозга к перестройке.

Включение "спящей" способности

У певчих птиц, как и у людей, есть специализированные области мозга для вокализации (у птиц — пения). У самцов канареек область HVC в мозге активно используется. У самок она присутствует, но неактивна.

Исследователи вводили самкам тестостерон — гормон, уровень которого повышается у самцов в брачный сезон. В течение нескольких недель у самок "включалась" способность к пению, и они начинали оттачивать свой newfound голос.

Иллюзия роста и реальная активность

Ранее традиционные методы визуализации показывали, что область HVC у поющих птиц выглядит значительно крупнее. Однако комбинация продвинутой микроскопии и изучения экспрессии генов выявила иной механизм.

Нейроны не раздвигались и не размножались. Вместо этого они становились более активными: укрепляли связи, повышали активность, меняли экспрессию генов и становились легче для обнаружения, создавая иллюзию роста на анатомических снимках.

"Картирование генов показало, что тестостерон оркеструет эти изменения по всему HVC, не меняя его размера. HVC сохраняет свой размер и нейронную архитектуру даже в неиспользуемом состоянии, что позволяет птицам восстанавливать сложные вокальные способности даже после многих лет молчания", — объясняет Шовен Ма, исследователь из Института Макса Планка.

Удивительная устойчивость способности

Способность к пению оказалась чрезвычайно устойчивой. Исследователям удалось индуцировать пение у семилетних самок — возраста, значительно превышающего их типичную продолжительность жизни в дикой природе.

"Изучая то, как отдельные клетки меняют своё поведение, мы раскрываем фундаментальные принципы пластичности мозга и того, как мозг сохраняет способность к инновационным изменениям на протяжении всей жизни", — говорит Манфред Гар, глава департамента.

Это исследование не только объясняет сезонную нейропластичность у птиц, но и предлагает модель для понимания того, как мозг в целом сохраняет сложные навыки в "спящем" режиме. Эти механизмы могут пролить свет на более широкие вопросы: как стареющий мозг сохраняет способность к адаптации, и как можно способствовать восстановлению после инсульта или травмы.