Социальный опыт изменяет геномную ДНК зебровых амадин, влияя на способность к обучению

Самцы зебровых амадин учат песню у наставника, но их способность запомнить её ограничена «критическим периодом» (КП) — примерно первыми 65 днями жизни после вылупления. Ранее было известно, что самцы, изолированные от песни в этот период, всё ещё могут выучить её после дня 65, в отличие от тех, кто слышал наставника. Причина этого различия оставалась неясной.

Новое исследование впервые даёт комплексное объяснение этому феномену через эпигенетический механизм. Опыт общения с наставником изменяет структурные свойства геномной ДНК в мозге. Учёные обнаружили измеримые и воспроизводимые эпигенетические различия между мозгом амадин, получивших уроки, и изолированных птиц.

Эти различия напрямую связаны с уровнями и паттернами экспрессии генов в мозге птиц, которые ещё могут учиться, по сравнению с теми, кто утратил эту способность после КП.

Результаты эксперимента

В эксперименте одну группу молодых самцов изолировали от наставников в КП (30–65 дней), а вторая группа имела такой опыт. После дня 65 учёные проанализировали мозг обеих групп, сравнив эпигенетический ландшафт, экспрессию генов и клеточные свойства.

Ключевые выводы:

• Запоминание песни наставника вызывает специфические эпигенетические изменения, которых нет у изолированных птиц.
• У изолированных птиц выше экспрессия генов, связанных с регуляторными путями, важными для обучения и памяти, например, пути внеклеточной сигнально-регулируемой киназы (ERK).
• Это указывает на возможность того, что экспрессия генов, необходимая для запоминания песни, механически связана с эпигенетическими процессами, которые контролируют способность последующего опыта запускать эту экспрессию. После дня 65 этот механизм «блокируется» у птиц, уже имевших опыт.

Значение и перспективы

Исследование помогает понять, как повседневный опыт обучения взаимодействует со сложными геномами. Полученные знания могут в перспективе помочь:

• В разработке методов предотвращения фиксации травматических событий в долговременной памяти.
• Улучшить понимание того, как учатся маленькие дети, и найти способы повысить способности к обучению у детей из неблагополучной среды.

Планируются дальнейшие эксперименты для установления причинно-следственных связей между эпигенетическими процессами, памятью и продлённой способностью к обучению.