Ученые USC обнаружили популяцию нейронов в мозгу молодых певчих птиц, которые необходимы для того, чтобы птицы могли распознавать голосовые звуки, которым они учатся имитировать.
Эти нейроны кодируют память об изученных голосовых звуках и образуют важную (и до сих пор только теоретизированную) часть нейронной системы, которая позволяет певчим птицам слышать, имитировать и изучать песни своего вида – точно так же, как человеческие младенцы усваивают звуки речи.
Это открытие позволит ученым раскрыть точные нейронные механизмы, которые позволяют певчим птицам слышать свои собственные песни, сравнивать их с воспоминаниями о песне, которую они пытаются имитировать, а затем соответствующим образом корректировать свою вокализацию.
Эта система поведения мозга считается моделью того, как младенцы учатся говорить, поэтому ее понимание может оказаться решающим для будущего понимания и лечения языковых расстройств у детей. Как у певчих птиц, так и у людей обратная связь самопроизведенных вокализаций сравнивается с заученными вокальными звуками и постепенно уточняется для достижения правильной имитации.
“Любое расстройство нервного развития, о котором вы только можете подумать, включая синдром Туретта, аутизм и синдром Ретта, в некотором роде влечет за собой нарушение слуховой обработки и голосовой коммуникации. Понимание механизмов обучения вокалу на клеточном уровне – огромный шаг к тому, чтобы когда-нибудь мы смогли решить биологические проблемы, лежащие в основе поведенческих проблем », – сказала Сара Ботджер, старший автор статьи об исследовании, опубликованной в Journal of Neuroscience в сентябре. 4.
Ботджер сотрудничал с ведущим автором Дженнифер Ачиро, аспирантом Университета Южной Калифорнии, чтобы изучить активность нейронов в мозгу певчих птиц, используя электроды для регистрации активности отдельных нейронов.
В базальных ганглиях – сложной системе нейронов мозга, ответственных, помимо прочего, за процедурное обучение – Ботджер и Ачиро смогли выделить два разных типа нейронов у молодых певчих птиц: те, которые активировались только тогда, когда птицы слышали свое пение. , и другие, которые активировались только тогда, когда птицы слышали песни взрослых птиц, которые они пытались имитировать.
Два набора нейронов позволяют певчим птицам распознавать как свое текущее поведение, так и целевое поведение, которого они хотели бы достичь.
«Процесс обучения речи требует, чтобы мозг сравнивал обратную связь текущего вокального поведения с памятью о целевых звуках голоса», – сказал Ачиро. “Открытие этих двух разных популяций нейронов означает, что эта область мозга содержит отдельные нейронные репрезентации текущего и целевого поведения. Теперь, впервые, мы можем проверить, как сравниваются эти два нейронных представления, так что правильные совпадения между ними каким-то образом вознаграждаются.”
Следующим шагом для ученых будет изучение того, как мозг награждает правильные совпадения между обратной связью о текущем вокальном поведении и целевой памятью, которая отображает запомненные звуки голоса по мере того, как певчие птицы делают успехи в приближении своего текущего поведения к их целевому поведению, сказал Боттьер.