Пение птиц не зависит от размера мозга

Мозг всех позвоночных демонстрирует различия, связанные с полом. У певчих птиц, например, размер областей мозга, контролирующих пение, может быть связан с размером их песенного репертуара. У многих видов поют только самцы, и у них действительно больше области мозга, контролирующие пение, чем у самок. Однако даже у видов, где оба пола поют одинаково, наблюдаются те же половые различия в структуре мозга. Исследователи из Института орнитологии Общества Макса Планка в Зеевизене впервые показали на примере африканской певчей птицы — белолобого ткачика-воробья — что степень этих половых различий в мозге варьируется в зависимости от социального статуса и не может быть объяснена певческим поведением, как считалось ранее (PLoS One, 8 июня 2011 г.).

Белолобый ткачик-воробей очень распространён в Восточной Африке. Эти ткачи живут группами до десяти особей с выраженной иерархией доминирования, в которой размножается только доминантная пара. Часто можно услышать, как они поют быструю последовательность чередующихся нот — дуэты, которые могут исполнять оба пола. Все члены группы поют довольно короткую дуэтную песню, которая может превратиться в настоящий хоровой спектакль при участии нескольких певцов. Кроме того, доминантный самец исполняет длинную и сложную сольную песню, которую он поёт только на рассвете в сезон размножения.

Нейробиологов давно интересует, как эти половые различия в певческом поведении отражаются в мозге птиц. Согласно ранее принятой гипотезе, структурные половые различия в мозге наиболее выражены у видов, где пение также значительно различается между самцами и самками или где поют только самцы. «На примере белолобого ткачика-воробья мы смогли исследовать в рамках одного вида половые различия между двумя группами птиц: теми, которые поют по-разному (доминантные самцы и самки), и теми, которые поют одинаково (субординантные самцы и самки)», — говорит Манфред Гар из Института орнитологии Общества Макса Планка в Зеевизене.

Результаты исследования удивили учёных, так как наблюдаемое половое различие варьировалось в зависимости от социального статуса птиц. Исследователи сначала обнаружили то, что ожидали согласно традиционной гипотезе: у доминантных самцов песенное ядро HVC было намного больше и в три раза превышало по размеру таковое у самок. Однако при сравнении субординантных самцов и самок, которые поют одинаковую дуэтную песню, HVC у самцов всё ещё был в два раза больше, чем у самок. Другая область мозга — ядро RA, также отвечающее за производство песни, — демонстрировала ту же закономерность. Различия в размерах в основном обусловлены большим количеством нейронов в этих областях мозга. Интересно, что в области X, играющей роль в обучении пению, различий не наблюдалось.

Совершенно иная картина emerged при изучении активности генов в HVC. Паттерны активности двух генов, кодирующих синаптические белки, оказались гораздо лучше коррелировать с полиморфным певческим поведением птиц, чем размер областей их мозга. При сравнении паттернов генной активности у субординантных самцов и самок учёные обнаружили одинаковый уровень активности у обоих полов. Однако у доминантных самок оба гена были заметно активнее, чем у доминантных самцов.

Результаты различных сравнений самцов и самок не совпадают с общепринятым взглядом на регуляцию половых различий в мозге и поведении. Если предположить, что большее количество нейронов в мозге доминантных самцов необходимо для пения сложной сольной песни, то половое различие в мозге субординантных самцов и самок объяснить нельзя. Альтернативно возможно, что определяющим фактором здесь является не размер области мозга, а различная активность генов. «Это означало бы, однако, что, как только самец поднимается на вершину иерархии, он производит дуэтную песню с помощью нейронов, которые демонстрируют иную генную активность, чем нейроны самок и субординантных самцов», — говорит Корнелия Фойгт.