Zebre finches su tako dobre u pjevanju, da bi to mogle učiniti i u snu. I, prema znanstvenicima, oni rade sve, ali: dok se uspavljuju, zebrenjaste mrave ispaljuju moždane regije i vibriraju njihove glasnice na načine koji oponašaju budno zagrijavanje.
Povezani sadržaj
- Učenje spavanja bio je mit, ali uspjeli biste ojačati uspomene dok drijemate
- Ovo je tvoj mozak na tvojoj najdražoj pjesmi
U posljednja dva desetljeća, znanstvenici su otkrili da je spavanje kritičan dio repertoara učenja pjesme zebra. Ubrusi se ne rađaju arije; umjesto toga, oni uče svoje pjesme u adolescenciji, vježbajući i šišanje pod nadzorom odraslih učitelja. Učitelj će strpljivo ratovati za svoje učenike, koji će izgovoriti vlastite uvjerljive vokalizacije. Čini se da je njihov vlastiti glas presudan element za male zebrenjane dok testiraju note i sloge za sebe.
Svakako, praksa je savršena - ali još presudnija? Laku noć.
Nakon napornog dana u školi, svaki zebra finch kreće se u krevet s glazbom na umu - toliko da će njegov mozak treperiti unutra i izvan istih obrazaca koji se pojavljuju tijekom svakodnevnih vježbi. Glasovni kablovi također vibriraju, ali ne proizvode nikakav zvuk: ptice ne guraju dovoljno zraka kroz grla da bi stvorile zvučnu buku.
Istraživači teoretiziraju da ptice zapravo sanjaju pjesmu - više uspavljivanja usana nego pjevanja spavanja. Ovo može imati mnogo veze s kristalizacijom i preoblikovanjem materijala naučenog od njihovih tutora - fenomen uporediv sa odbacivanjem ljudskog pakiranja sjećanja i informacija u dugoročno skladištenje. Ujutro se pahuljice budi zamršeno i dezorijentirano, babeći malo manje dosljedno nego prethodni dan - ali kako vrijeme odmiče, njihove se pjesme poboljšavaju.
Znanstvenici smatraju da proučavanje kako ptice koriste san kako bi naučile njihove pjesme može nam pomoći da razumijemo misteriozni proces usvajanja ljudskog jezika. Poput ljudskog govora, i melodije pjevanja ptica su zamršene i složene, pa čak aktiviraju moždane putove i mišiće vrlo slične onima u ljudi.
"Sinoć sam imao taj ludi san, ali sam ga zaboravio zapisati." (Flickr / Cathy) No, proučavanje snova uspavanog zebrasta pera nije lagan podvig: nije kao da možemo gurnuti ptice budne i pitati. Kako bi bolje razumjeli unutarnje djelovanje tih pospano ptičjih mozgova, istraživačka skupina Gabriela Mindlina na Sveučilištu u Buenos Airesu odlučila se pomaknuti korak dalje u lancu glazbenog zapovjedništva. Mozak kontrolira ponašanje, ali između njih dvojice je mišićav posrednik. Da bi se uzorak u mozgu preveo u potpunu serenadu, ptičji vokalni organ prvo mora izvršiti naredbe marširanja. Zajedno s kolegama, Mindlin, profesor biofizike koji proučava mehaniku pjevanja ptica, osmislio je sustav za izravno mjerenje aktivnosti mišića koji su uključeni.
U prethodnom radu, njegov istraživački tim, u suradnji sa znanstvenicima sa Sveučilišta u Utahu, otkrio je da zečji finčevi pomiču svoje vokalne mišiće u sinkronizaciji s pjesmom aktivnosti u mozgu, što ukazuje da bi očitavanje mišića moglo biti dobar posrednik za zavirivanje u melodične psovke ptica.
"Sada, umjesto da gledamo u jednu [mozak] stanicu odjednom, možemo vidjeti učinak cijelog sustava, a to je vrlo uzbudljivo", kaže Daniel Margoliash, profesor neurobiologije na Sveučilištu u Chicagu koji je proučavao pjevanje ptica više tri desetljeća. Margoliash je ranije surađivao s Mindlinovom skupinom, ali nije bio uključen u ove studije.
Studija je također otkrila da san nije samo vrijeme za vježbanje - također može dati pticama da tiho improviziraju nove melodije. Čini se da vokalni mišići ptica lagano padaju na noću, sastavljajući tihe pjesme koje se ne drže dnevnih scenarija. Ovo novo istraživanje uspjelo je uhvatiti varijacije koje prethodne studije mozga nisu mogle, i sugerira da glazbeni um zaudara kad zečeve finice kimnu.
Za Mindlin je ovo bilo ogromno. "Sada imamo model koji ne treba mozak", kaže on.
Prošli tjedan, u dvije nove studije, Mindlinova skupina proširuje se na svoja istraživanja. Obje studije usredotočene su na način na koji znanstvenici proučavaju glasnice mišića finja, u nadi da će otkriti više tajni mlakoga ptičjeg mozga.
Prvo, znanstvenici pod vodstvom Juana Dopplera, fizičara koji radi pod Mindlinovim nadzorom, željeli su olakšati proučavanje mišića ptica. Fokusiranje na mišiće može biti izravniji način za snimanje mehanike serenada kihanja - ali to i dalje nije lako. Odrasle zečje finčeve moraju se podvrgnuti operaciji kako bi znanstvenici mogli pričvrstiti elektrode na više mišića.
Međutim, iako se podrazumijeva da ovi mišići izravno upravljaju pojedinačnim aspektima stvaranja pjesme - na primjer, visinom zvuka - također moraju raditi zajedno. Nekoliko je fizički povezanih, uključujući jedan posebno važan mišić zvan syringealis ventralis, za koji se zna da kontrolira učestalost pjesme.
Tim je utvrdio da samo mjerenje aktivnosti sringealis ventralis može pouzdano uhvatiti dinamiku balade ptica gotovo jednako točno kao i stara tehnika mjerenja više mišića. Kao što se očekivalo, aktivnost mišića sadržavala je podatke o učestalosti, ali mogla je i predvidjeti kada će se glazbeni motivi pokrenuti i zaustaviti s više od 70 posto točnosti.
"Odmičemo se od fokusiranja u potpunosti na mozak i neurone, a također obraćamo pažnju na biomehaniku, gdje se informacije živčanog sustava obrađuju", kaže Doppler. "Ovo je moćna ideja. U nekim slučajevima, gledanje biomehanike može vam dati uvid koji nisu toliko jasni u živčanom sustavu. "
Pomoću Dopplerovog jednostavnijeg sustava opisanog u časopisu Chaos, istraživači mogu lakše proučavati pjesme iz snova ptica; štoviše, razumijevanje mehanike ovog moćnog mišića također može informirati o tome kako glasni sustav funkcionira kao funkcionalna cjelina.
"Osobine mišića stvarno krvare", kaže Katherine Tschida, neurobiologinja sa Sveučilišta Duke koja je proučavala učenje pjesama u zečjim fincima. "Možete očitati iz jednog mišića [na] mnogo različitih značajki, uprkos činjenici da mišić nije prvenstveno funkcionalni pokretač sustava." Tschida, koji nije bio uključen u rad, također je pohvalio studija za njegovu "visokokvalitetnu" metodologiju.
Ovaj grafikon prikazuje aktiviranje špricnih mišića u peraje tijekom pjevanja (iznad) i noću (siva, dolje). (Mladi i suradnici, u PeerJ (2017)) U drugoj studiji, tim koji je vodio Alan Bush, također fizičar iz Mindlinove skupine, otkrio je da mogu manipulirati pticama da fleksiraju svoje glasnice puštajući im verzije vlastitih pjesama dok su spavale - oblik harmonične hipnoze. Bush je nestrpljivo proučavao obrasce kako mišići zapravo pucaju u sna. Za njega vokalni organ nije samo lutka koja provodi mozak moždane glavne upute, već je kreativna veza mozga i ponašanja koja konačnom proizvodu mogu dodati vlastita zvona. "Mnogo složenosti sustava zapravo dolazi s periferije, gdje su mišići", objašnjava.
Bush i njegovi kolege otkrili su da se, kada se mišići nakupljaju na aktivnost, ponašaju na način koji je sve ili ništa. Kada bi svirali isječke iz sebe ispreplećujući melodije, mišići ptica pouzdano bi se trzali. Čak i sintetičke verzije ovih pjesama, remiziranih u laboratoriju, ponekad mogu izazvati reakcije glasnica. Često su mišići bili mirni - ali kad bi bili nagnuti da se savijaju, izveli bi potpun pucanje vokalizacije.
Znanstvenici kažu da ovo znanje otvara nove načine proučavanja kako se glazbena muskulatura potiče na djelovanje.
Zbog invazivnosti operacije, Mindlin i njegov tim uspjeli su testirati samo mišićne reakcije odraslih zečeva. Međutim, budući pokusi s naprednijom tehnologijom mogu rasvijetliti stanja snova mladih ptica. Takvi nalazi mogu potkrijepiti prethodna istraživanja o tome kako adolescent zebra finišira igračku svojim učenjima učitelja i dodaje svoje osobne dodire tijekom spavanja. Ali kakvu bi svrhu to moglo poslužiti odraslima koji su već savladali svoje melodije?
Margoliash misli da se radi o održavanju stručnosti. "Ako želite postići vrlo visoku razinu preciznosti, morate raditi na tome kako biste stigli tamo i vježbali da ostanete tamo", objašnjava on. "Zebre zečići - i ljudi - trebaju vježbati kako bi održali kvalitetu koju postižemo."
Jednog dana, zajedničkim snagama neuroznanosti i biofizike, znanstvenici će zapravo moći dublje zaroniti u pjesme sna. Tehnologija se nije baš uhvatila ukoštac s tim zadatkom - ali ona postaje svakim danom sve moćnija. Dotad? Sanjaj dalje.
