Τα ζέβρα είναι τόσο καλά στο τραγούδι, θα μπορούσαν να το κάνουν στον ύπνο τους. Και, σύμφωνα με τους επιστήμονες, κάνουν τα πάντα, αλλά: Καθώς ο ύπνος, οι σκάλες της ζέβρας πυρπολούν τις περιοχές του εγκεφάλου και δονίζουν τα φωνητικά τους κορδόνια με τρόπους που μιμούνται τον ύποπτο βομβαρδισμό.
σχετικό περιεχόμενο
- Η ύπνο-μάθηση ήταν ένας μύθος, αλλά θα μπορούσατε να ενισχύσετε τις μνήμες ενώ αναβοσβήνετε
- Αυτός είναι ο εγκέφαλος σας στο αγαπημένο σας τραγούδι
Τις τελευταίες δύο δεκαετίες, οι επιστήμονες έχουν διαπιστώσει ότι ο ύπνος είναι ένα κρίσιμο κομμάτι του ρεπερτόριου της εκμάθησης τραγουδιού του zebra finch. Τα σπέρματα δεν γεννιούνται αριές ζωνών? Αντ 'αυτού, μαθαίνουν τα τραγούδια τους στην εφηβεία, εξασκούν και τρέχουν υπό την επίβλεψη ενός εκπαιδευτή ενηλίκων. Ο δάσκαλος θα υποταχτεί υπομονετικά για τους μαθητές του, οι οποίοι στη συνέχεια θα εκφράσουν τις δικές τους διστακτικές φωνητικές εντυπώσεις. Ακούγοντας τις δικές τους φωνές φαίνεται να είναι ένα κρίσιμο στοιχείο για μικρούς σπηλαιώδεις ζέβρες καθώς δοκιμάζουν τις σημειώσεις και τις συλλαβές έξω για τον εαυτό τους.
Βεβαίως, η πρακτική κάνει τέλεια - αλλά ακόμα πιο κρίσιμη; Ένας καλός ύπνος.
Μετά από μια δύσκολη μέρα στο σχολείο, κάθε φτέρνα ζέβρας αρχίζει στο κρεβάτι με μουσική στο μυαλό - τόσο πολύ ώστε ο εγκέφαλός του να τρεμοπαίζει μέσα και έξω από τα ίδια μοτίβα που συμβαίνουν κατά τις καθημερινές συνεδρίες πρακτικής άσκησης. Τα φωνητικά του κορδόνια δονείται επίσης, αλλά δεν παράγουν κανένα ήχο: Τα πουλιά δεν πιέζουν αρκετό αέρα μέσα από τους λαιμούς τους για να παράγουν ηχητικό θόρυβο.
Οι ερευνητές θεωρούν ότι τα πουλιά όντως ονειρεύονται το τραγούδι - περισσότερο συγχρονισμένο από το ύπνο από το ύπνο. Αυτό μπορεί να έχει πολλά να κάνει με την κρυστάλλωση και την αναμόρφωση υλικού που μαθαίνουν από τους δασκάλους τους - ένα φαινόμενο συγκρίσιμο με την αναβολή των αναμνήσεων συσκευασίας των ανθρώπων και των πληροφοριών σε μακροπρόθεσμη αποθήκευση. Το πρωί, οι σκοινί ξυπνούν γοργά και αποπροσανατολισμένοι, μπερδεύοντας ελαφρώς λιγότερο συνεκτικά από την προηγούμενη μέρα - αλλά καθώς ο χρόνος εξελίσσεται, τα τραγούδια τους βελτιώνονται.
Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι η μελέτη του τρόπου με τον οποίο τα πουλιά χρησιμοποιούν ύπνο για να μάθουν τα τραγούδια τους μπορεί να μας βοηθήσει να κατανοήσουμε τη μυστηριώδη διαδικασία της απόκτησης ανθρώπινης γλώσσας. Όπως και η ανθρώπινη ομιλία, οι μελωδίες του ποταμού είναι περίπλοκες και πολύπλοκες και ακόμη και ενεργοποιούν τις οδούς και τους μυς του εγκεφάλου, πολύ παρόμοιες με εκείνες στον άνθρωπο.
"Είχα αυτό το τρελό όνειρο χθες το βράδυ, αλλά ξέχασα να το γράψω". (Flickr / Cathy) Αλλά μελετώντας το όνειρο ενός ζεστού φινέτρου ζέβρας δεν είναι εύκολο: Δεν είναι σαν να μπορούμε να ωθήσουμε τα πτηνά να ξυπνούν και να ρωτούν. Για να κατανοήσουμε καλύτερα τις εσωτερικές λειτουργίες αυτών των ντροπαλάδων, η ερευνητική ομάδα του Gabriel Mindlin στο Πανεπιστήμιο του Μπουένος Άιρες αποφάσισε να προχωρήσει ένα βήμα παραπέρα στην αλυσίδα της μουσικής διοίκησης. Ο εγκέφαλος ελέγχει τη συμπεριφορά, αλλά υπάρχει ένας μυϊκός μεσάζων μεταξύ των δύο. Για να μεταφράσει το μοτίβο στον εγκέφαλο σε μια γεμάτη σειρήνα, το φωνητικό όργανο ενός πουλιού πρέπει πρώτα να εκτελέσει τις διαταγές της πορείας. Μαζί με τους συναδέλφους του, ο Mindlin, καθηγητής της βιοφυσικής που μελετά τους μηχανικούς του birdong, σχεδίασε ένα σύστημα για να μετρήσει άμεσα τη δραστηριότητα των εμπλεκομένων μυών.
Σε προηγούμενη εργασία, η ερευνητική του ομάδα, σε συνεργασία με επιστήμονες του Πανεπιστημίου της Γιούτα, διαπίστωσε ότι τα σπυράκια ζέβρας μεταφέρουν τους φωνητικούς μυς τους σε συγχρονισμό με δραστηριότητα τραγουδιού στον εγκέφαλο, υποδεικνύοντας ότι η ανάγνωση των μυών μπορεί να είναι μια καλή υποκατάστατη στα μελωδικά ονειράκια των πτηνών.
"Τώρα, αντί να εξετάσουμε ένα κύτταρο [εγκεφάλου] κάθε φορά, μπορούμε να δούμε την έξοδο ολόκληρου του συστήματος και αυτό είναι πολύ συναρπαστικό", λέει ο Daniel Margoliash, καθηγητής νευροβιολογίας στο Πανεπιστήμιο του Σικάγο, τρεις δεκαετίες. Ο Margoliash συνεργάστηκε στο παρελθόν με την ομάδα του Mindlin, αλλά δεν συμμετείχε σε αυτές τις μελέτες.
Η μελέτη διαπίστωσε επίσης ότι ο ύπνος δεν ήταν μόνο χρόνος για πρόβες - μπορεί επίσης να δώσει στα πουλιά μια ευκαιρία να αυτοσχεδιάσουν ήσυχα τις καινούργιες μελωδίες. Οι φωνητικοί μύες των πτηνών φαίνεται να πηγαίνουν ελαφρώς στο φρίτζ τη νύχτα, συνθέτοντας σιωπηλά τραγούδια που δεν κολλάνε στα σενάρια της ημέρας. Αυτή η νέα έρευνα ήταν σε θέση να συλλάβει τις παραλλαγές που οι προηγούμενες μελέτες του εγκεφάλου δεν μπορούσαν, και υποδηλώνει ότι το μουσικό μυαλό κλαδεύει όταν οι σκάλες της ζέβρας γκρεμίζουν.
Για τον Mindlin, αυτό ήταν τεράστιο. "Τώρα έχουμε ένα μοντέλο που δεν χρειάζεται τον εγκέφαλο", λέει.
Την περασμένη εβδομάδα, σε δύο νέες μελέτες, η ομάδα του Mindlin διευρύνει την έρευνά τους. Και οι δύο μελέτες επικεντρώνονται στον τρόπο με τον οποίο οι επιστήμονες μελετούν τους φωνητικούς μυς των σκωληκοειδών, με την ελπίδα να ξεκλειδώσουν περισσότερα μυστικά του κρεμμυρίσματος.
Πρώτον, οι επιστήμονες με επικεφαλής τον Juan Doppler, φυσικός που εργάζεται υπό την εποπτεία του Mindlin, ήθελαν να διευκολύνουν τη μελέτη των μυών των πτηνών. Η εστίαση στους μυς μπορεί να είναι ένας πιο άμεσος τρόπος για να συλλάβει τη μηχανική των σειρήνων των snoozing-αλλά δεν είναι ακόμα εύκολο. Τα σμήνη από ζέβρες ενηλίκων πρέπει να υποβληθούν σε χειρουργική επέμβαση για να επιτρέψουν στους επιστήμονες να προσαρτήσουν τα ηλεκτρόδια σε πολλαπλούς μυς.
Ωστόσο, ενώ αυτοί οι μύες είναι κατανοητοί ότι ελέγχουν άμεσα μεμονωμένες πτυχές της παραγωγής τραγουδιού - για παράδειγμα, το βήμα του παραγόμενου ήχου - πρέπει επίσης να συνεργαστούν. Αρκετοί είναι σωματικά συνδεδεμένοι, συμπεριλαμβανομένου ενός ιδιαίτερα σημαντικού μυός που ονομάζεται syringealis ventralis, ο οποίος είναι γνωστός για τον έλεγχο της συχνότητας ενός τραγουδιού.
Η ομάδα διαπίστωσε ότι η μέτρηση της δραστηριότητας του syringealis ventralis από μόνη της θα μπορούσε να συλλάβει αξιόπιστα τη δυναμική των μπαλάντες του πτηνού σχεδόν με ακρίβεια όπως η παλιά τεχνική μέτρησης πολλών μυών. Όπως αναμενόταν, η δραστηριότητα των μυών περιείχε πληροφορίες σχετικά με τη συχνότητα, αλλά θα μπορούσε επίσης να προβλέψει πότε άρχισαν και σταμάτησαν τα μουσικά μοτίβα με ακρίβεια πάνω από 70 τοις εκατό.
«Απομακρυνόμαστε από την πλήρη εστίαση στον εγκέφαλο και τους νευρώνες, αλλά και την προσοχή στη βιομηχανία, όπου επεξεργάζεται η πληροφορία του νευρικού συστήματος» λέει ο Ντόπλερ. "Αυτή είναι μια ισχυρή ιδέα. Σε ορισμένες περιπτώσεις, η εξέταση της βιομηχανικής μπορεί να σας δώσει πληροφορίες που δεν είναι τόσο σαφείς στο νευρικό σύστημα. "
Με το απλούστερο σύστημα του Doppler, που περιγράφεται στο περιοδικό Chaos, οι ερευνητές μπορούν να μελετήσουν πιο εύκολα τα όνειρα των τραγουδιών των πουλιών. Επιπλέον, η κατανόηση των μηχανισμών αυτού του ισχυρού μυός μπορεί επίσης να ενημερώσει πώς λειτουργεί το φωνητικό σύστημα ως λειτουργική μονάδα.
"Τα χαρακτηριστικά του μυός αιμορραγούν πραγματικά", λέει η Katherine Tschida, νευροβιολόγος στο πανεπιστήμιο του Duke, που έχει σπουδάσει μαθήματα τραγουδιού σε ζέβρες. "Μπορείτε να πάρετε μια ανάγνωση από ένα και μόνο μυ [σε] πολλά διαφορετικά χαρακτηριστικά, παρά το γεγονός ότι ο μυς δεν είναι κατά κύριο λόγο ο λειτουργικός οδηγός του συστήματος." Tschida, ο οποίος δεν συμμετείχε στην εργασία, εξήρε επίσης για τη μεθοδολογία της "υψηλής ποιότητας".
Αυτό το διάγραμμα δείχνει την ενεργοποίηση των μυών της σύριγγας σε ένα φινίρισμα κατά τη διάρκεια του τραγουδιού (πάνω) και τη νύχτα (γκρι, κάτω). (Young κ.ά., στο PeerJ (2017)) Στη δεύτερη μελέτη, μια ομάδα με επικεφαλής τον Alan Bush, επίσης φυσικός στην ομάδα του Mindlin, διαπίστωσε ότι θα μπορούσαν να χειραγωγήσουν τα πουλιά σε κάμψη των φωνητικών μυών τους, παίζοντας τους εκδόσεις των δικών τους τραγουδιών ενώ κοιμούνται - μια μορφή αρμονικής ύπνωσης. Ο Μπους ήταν πρόθυμος να μελετήσει τα πρότυπα του τρόπου με τον οποίο οι μύες όντως βρισκόταν στον ύπνο. Σε αυτόν, το φωνητικό όργανο δεν είναι απλώς μια μαριονέτα που εκτελεί το σύνολο των εντολών του εγκεφάλου - μάλλον, είναι ένας δημιουργικός σύνδεσμος μεταξύ εγκεφάλου και συμπεριφοράς που μπορεί να προσθέσει τα δικά του κουδούνια και σφυρίγματα στο τελικό προϊόν. "Πολλή πολυπλοκότητα του συστήματος προέρχεται στην πραγματικότητα από την περιφέρεια, όπου είναι οι μύες", εξηγεί.
Ο Μπους και οι συνάδελφοί του ανακάλυψαν ότι όταν οι μύες εμπλέκονται σε δραστηριότητα, συμπεριφέρονται με τρόπο που δεν είναι καθόλου ή τίποτα. Όταν έπαιζαν αποσπάσματα από τους εαυτούς τους, οι μυς των πτηνών θα έσκαζαν αξιόπιστα. Ακόμη και οι συνθετικές εκδόσεις αυτών των τραγουδιών, που αναμειγνύονται στο εργαστήριο, θα μπορούσαν μερικές φορές να προκαλέσουν απαντήσεις φωνητικών οργάνων. Συχνά, οι μύες ήταν ακόμα - αλλά όταν έμπαιναν σε κάμψη, θα πραγματοποιούσαν την πλήρη σειρά βολής μιας φωνητικής ομιλίας.
Οι επιστήμονες λένε ότι αυτή η γνώση ανοίγει νέους τρόπους για να μελετήσει πώς η μουσική μυϊκή δύναμη ωθείται στη δράση.
Λόγω της διεισδυτικότητας της χειρουργικής επέμβασης, ο Mindlin και η ομάδα του ήταν σε θέση να δοκιμάσουν μόνο τις μυϊκές αντιδράσεις των ενήλικων ζευγών σκαρών. Ωστόσο, μελλοντικά πειράματα με πιο προηγμένη τεχνολογία μπορεί να ρίξουν φως στα κράτη των ονείρων των νεαρών πουλιών. Τέτοια ευρήματα θα μπορούσαν να επιβεβαιώσουν την προηγούμενη έρευνα για το πώς οι έφηβοι ζέβρες παίρνουν το παιχνίδι με τις διδασκαλίες του δασκάλου τους και προσθέτουν τις προσωπικές τους πινελιές κατά τη διάρκεια του ύπνου. Αλλά τι σκοπό θα μπορούσε να εξυπηρετήσει σε ενήλικες, οι οποίοι έχουν ήδη κατακτήσει τις μελωδίες τους;
Ο Margoliash πιστεύει ότι πρόκειται για διατήρηση εμπειρίας. "Αν θέλετε να επιτύχετε ένα πολύ υψηλό επίπεδο ακρίβειας, θα πρέπει να εργαστείτε για να φτάσετε εκεί και να εξασκήσετε να μείνετε εκεί", εξηγεί. "Οι σκάλες Zebra - και οι άνθρωποι - πρέπει να εξασκήσουν για να διατηρήσουν την ποιότητα των επιδόσεων που επιτυγχάνουμε".
Κάποια μέρα, με τις συνδυασμένες δυνάμεις της νευροεπιστήμης και της βιοφυσικής, οι επιστήμονες μπορεί πραγματικά να καταφέρουν να εμβαθύνουν στα τραγούδια του ύπνου. Η τεχνολογία δεν έχει εκπληρώσει το καθήκον - αλλά γίνεται όλο και ισχυρότερη κάθε μέρα. Μέχρι τότε? Ονειρεύομαι.
