Записывая мозговую активность попугаев, когда они «разговаривали», исследователи выявили закономерности, поразительно схожие с теми, что задействованы в человеческой речи. Анализируя активность определенной группы нейронов, известной своим влиянием на вокализацию, команда обнаружила закономерности, связанные с согласными и гласными звуками. Эти наблюдения свидетельствуют о гибкости, которая, как считалось ранее, присуща только человеку. Способность заучивать вокализацию и использовать ее для социальной коммуникации лежит в основе человеческого языка.
Эта редкая особенность наблюдалась только у нескольких кладов птиц: остинок, попугаев и колибри.
В ходе эволюции у этих животных сформировались нейронные цепи, специфичные для сложной песни. Хотя эти клады разошлись около 50 миллионов лет назад, попугаи, в частности, демонстрируют уникальную способность имитировать человеческую речь (почти) идеально. Пак, домашний попугай, проживший до 1994 года, стал обладателем рекорда Гиннесса как птица с самым большим словарным запасом, насчитывающим в общей сложности 1 728 слов.
Исследования также показали, что, несмотря на размер мозга, птицы обладают впечатляющими способностями к запоминанию, обучению и рассуждению. Нейронные механизмы, лежащие в основе производства песен и обучения, хорошо задокументированы для некоторых певчих птиц, таких как зебровая амадина (Taeniopygia guttata) и различные виды канареек. Однако как попугаям удается исполнять такие сложные и гибкие вокальные партии, остается практически неизвестным. Новое исследование, проведенное в Школе медицины Гроссмана Нью-Йоркского университета, добавляет еще один кусочек к головоломке, выявляя сходство между областью мозга, отвечающей за вокализацию у попугаев, и областью, регулирующей речь у людей.
«Мозговые процессы, обнаруженные у попугаев, могут помочь объяснить механизмы, лежащие в основе коммуникативных расстройств», — объясняет Майкл А. Лонг, соавтор исследования, недавно опубликованного в журнале Nature.
Гибкость, сравнимая с гибкостью клавиш фортепиано Для проведения эксперимента команда исследователей хирургическим путем вживила зонды для регистрации мозговой активности в мозг четырех волнистых попугайчиков (Melopsittacus undulatus) - небольших попугаев, которые могут легко имитировать сотни человеческих слов. Зонды были имплантированы в центральное ядро переднего аркопаллиума (CAA), специфическую область, связанную с сиринкс — вокальным органом птиц.
Мозговая активность волнистых попугайчиков была сравнена с активностью мозга зебровых амадин — вида, который часто используется в лабораторных исследованиях благодаря их сложным вокализациям. Однако, хотя оба вида обладают специализированными органами и областями мозга, отвечающими за вокализацию, только попугаи способны воспроизводить человеческие слова. Нейронная активность птиц была точно записана во время их вокализаций, а затем сравнена с активностью мозга человека. Исследователи обнаружили, что область CAA (центральный слуховой анализатор) у волнистых попугайчиков функционирует более схоже с областью коры головного мозга человека, связанной с речью, чем у зебровых амадин. Последние могут повторять и изучать сложные песни, но, похоже, имеют ограниченную способность к импровизации. Им требуется более 100 000 попыток, чтобы выучить точную песню, и их мозг формирует фиксированный и мало гибкий паттерн активности.
Более конкретно, исследователи не смогли расшифровать мозговые волны, которые зебровые амадины излучали во время своих вокализаций. «Мы не видим следов нот, которые эти птицы поют», — объясняет Лонг в интервью Popular Science.
«Мы можем наблюдать активность, и эта активность одинакова каждый раз, когда эти птицы поют, но нет точной "музыкальной партитуры" для этой песни». Напротив, мозговая активность волнистых попугайчиков демонстрировала такую же гибкость и способность к импровизации, как и у людей. Они могут научиться повторно использовать и комбинировать свои моторные команды для творческого воспроизведения различных звуков. С другой стороны, нейроны волнистых попугайчиков, похоже, активируются в зависимости от тона и типа звука, подобно тому, как клавиши пианино активируют молоточки, ударяющие по струнам с разной интенсивностью.
Каждый нейрон контролирует специфические тона, используемые для согласных или гласных звуков. Последние даже производят спектры различной высоты в зависимости от звучания. Кроме того, Лонг и его коллеги обнаружили, что эти высоко разнообразные частоты могут быть произведены даже с помощью всего пяти нейронов. Эти результаты позволяют предположить, что, в отличие от других изученных животных, попугаи разделяют с людьми общую связь между повышенной мозговой активностью и звуками, которые они производят.
«Наши результаты подтверждают, что нейроны CAA систематически представляют высоту голоса и осуществляют точный контроль над ней, причем эта система демонстрирует беспрецедентное сходство с мозговой активностью человека», — заявляет Цетянь Ян, ведущий автор исследования. «Таким образом, эта работа делает волнистого попугайчика новой ключевой моделью для изучения моторного контроля речи», — предполагает он.
Эти исследования могут в конечном итоге привести к разработке методов лечения речевых расстройств, таких как афазия (трудности в производстве речи) и апраксия (трудности в планировании движений, необходимых для речи). Команда планирует в ближайшее время более детально изучить высшие мозговые функции, связанные с CAA, и сложную вокализацию попугаев. Понимание этого процесса может пролить свет на высшие когнитивные способности человека. Это также может привести к разработке стратегий, направленных на улучшение производительности крупных языковых моделей.
Обсуждаем околополитические темы на моем канале "Гражданин на диване", а интересную и познавательную информацию читаем на канале "Таблетка для головы", подписывайтесь. Кстати, у кого есть доступ до ТикТока подключайтесь к моему политическому каналу - @masterpolit.
Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь. Чтобы писать комментарии Вам необходимо зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.
» Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации. Зарегистрируйтесь на портале чтобы оставлять комментарии
Материалы предназначены только для ознакомления и обсуждения. Все права на публикации принадлежат их авторам и первоисточникам. Администрация сайта может не разделять мнения авторов и не несет ответственность за авторские материалы и перепечатку с других сайтов. Ресурс может содержать материалы 16+
