Мозг волнистых попугайчиков обрабатывает звуки подобно человеческому

Мозг волнистых попугайчиков обрабатывает звуки подобно человеческому. Почему это важно

Всё началось с рассуждения о том, что люди обладают исключительной вокальной гибкостью, вокализации животных же по большей части стереотипны. Однако некоторые птицы также способны гибко управлять своими вокализациями, воспроизводить множество разнообразных звуков и даже имитировать человеческую речь — в первую очередь, имеются в виду волнистые попугайчики.

Это наблюдение навело учёных на мысль, что различия, вероятно, нужно искать в мозге и особенностях его работы. Учёные исследовали, как работает мозг двух видов птиц — волнистых попугайчиков с широким вокальным репертуаром и зебровых амадин — и сравнили результаты с работой человеческого мозга в процессе производства речи.

У людей гортанью управляют нейроны двигательной коры, проецирующиеся на ствол мозга. У птиц же коры нет, но сигналы аналог птичьей гортани голосовой орган сиринкс также получает от ствола, а ствол — от части переднего мозга, которая носит название аркопаллиума. При этом, если волнистые попугайчики полагаются на центральное ядро переднего аркопаллиума (ААС), то амадины — на робустное ядро аркопаллиума (RA), то есть на разные участки переднего мозга.

Ход исследования

С помощью микроэлектродов учёные записали активность:

> 220 нейронов AAC у четырёх волнистых попугаев;

> 502 нейронов RA у семи амадин во время пения.

AAC попугайчиков работает как «акустический процессор», то есть нейроны этой части мозга кодируют не отдельные ноты, а такие физические параметры звука, как высота тона, гармоники, шумовые компоненты.

Когда попугай издавал звук частотой два килогерца, активировалась одна группа нейронов, а при четырёх килогерцах — другая. У амадин же RA контролировал только порядок нот в песне, не связывая их с акустическими свойствами.

В ходе исследования учёные обнаружили, что нейроны ААС в переднем мозге волнистых попугайчиков точно кодируют высоту вокализаций. Около половины нейронов активировались сильнее, когда птицы производили звуки определённой частоты. Тогда они обучили модель линейной регрессии декодировать высоту тона по нейронной активности, и ей хватило всего лишь пяти нейронов, каждый из которых был настроен на определённую частоту.

Исследователи также заключили, что отдельные нейронные ансамбли аркопаллиума попугайчиков посылают конкретные двигательные команды сиринксу для производства звуков с определёнными свойствами. С помощью этих нейронных шаблонов попугаи производят новые вокальные элементы со схожими спектральными характеристиками — то есть формируют непрерывную «карту». Это означает, что этот вид птиц имеет возможность гибко комбинировать звуки из уже знакомых паттернов — подобно тому, как человек складывает слова в фонемы. У амадин же каждый элемент песни, даже акустически близкий, кодировался уникальным набором нейронов — то есть их мозг не создаёт образцы, которые необходимы для вариативности.

Отмечая особенности работы мозга волнистых попугайчиков в процессе птичьей «речи», учёные также отметили, что нечто подобное происходит в процессе говорения в моторной коре человека. А это означает, что работа мозга попугаев может послужить моделью для исследования механизмов, связанных с производством речи, а также её нарушением — заиканием, афазией и последствиями инсульта.

Источник: vk.com

Комментарии: