Имплантированные воспоминания научили птиц песне

Исследователи из UT Southwestern впервые подтвердили, какие области мозга кодируют поведенческие целевые воспоминания — те, что направляют нас при имитации речи или обучении игре на пианино. В исследовании на зебровых амадинах учёные смогли имплантировать такие воспоминания в мозг, чтобы направить обучение птичьей песне, без уроков от отца.

Активация нейронов

В исследовании, опубликованном в Science, использовалась оптогенетика — метод контроля активности мозга с помощью света. Учёные активировали цепь нейронов, связывающую две области мозга: NIf и HVC.

Зебровые амадины, как и люди, проходят этапы вокального развития: слушают песню отца, запоминают её и после тысяч повторений учатся воспроизводить. Контролируя взаимодействие между NIf и HVC, команда доктора Тодда Робертса закодировала воспоминания у птиц без опыта обучения от отца.

Птицы использовали эти воспоминания, чтобы выучить слоги своей песни. Длительность каждой ноты соответствовала времени, в течение которого свет поддерживал активность нейронов. Чем короче воздействие света, тем короче нота.

«Мы учим птицу не всему, что нужно знать, а только длительности слогов в её песне», — пояснил доктор Робертс. Исследованные области мозга — лишь один элемент головоломки.

Целевые воспоминания и их хранение

Исследование проливает свет на формирование поведенческих целевых воспоминаний и их роль в обучении вокализации. Учёные обнаружили, что NIf играет роль в формировании воспоминаний, специфичных для слогов.

Эксперимент также показал, что после формирования эти воспоминания хранятся где-то ещё в мозге. Когда коммуникацию между NIf и HVC прерывали на разных этапах обучения:

• Птицы, уже сформировавшие память, могли исполнять песню.
• Птицы, обученные только после разрыва нейронной связи, не могли скопировать песню.

Перспективы для изучения речевых расстройств

Это открытие — часть работы лаборатории Робертса по картированию нейронных процессов при обучении вокалу. Цель — понять, как в будущем воздействовать на специфические речевые гены, нарушенные при расстройствах аутистического спектра и других нейроразвивающих состояниях.

«Мозг человека и пути, связанные с речью, неизмеримо сложнее, чем у певчей птицы, — отмечает доктор Робертс. — Но наше исследование даёт чёткие подсказки, где искать новые ключи к пониманию нейроразвивающих расстройств».

Следующий шаг — изучение других областей мозга, передающих информацию в HVC, чтобы понять, как формируются дополнительные свойства поведенческих целевых воспоминаний, например, высота тона и порядок звуков.