V pesmi ptic so časovni razmiki podedovani, zvoki pa se naučijo • Elena Naimark • Znanstvene novice o "Elementih" • Ornitologija, etologija

V pesmi ptic so podedovali roke in sami se naučijo

Mladi moški zebrovo namine (na levi strani) z njegovim usmiljenim očetom, japonskim opoldanskim učiteljem, ki poučuje sprejem. Foto sciencedaily.com

Trije japonski znanstveniki so proučili, kakšne značilnosti pesmi iz modnih modusov so prirojene, in katere značilnosti se zapomnijo. Njihovo delo je sestavljalo dva dela. Prvič, ustvarili so eksperimentalne razmere, v katerih so piščance, ki so se zebra zajezile, naučile peti s svojimi posvojitvenimi očeti drugačne vrste – japonskih pojmov, nato pa analizirale pesmi svojih domačih in posvojiteljskih očetov in samih študentov, katerim bo piščalski vokal bližje. Drugič, izvedli so elektrofiziološko študijo, ki opredeljuje skupine nevronov, ki se posebej odzivajo na posamezne zvočne značilnosti. Rezultati obeh delov študije kažejo, da hibridi zebra ne podedujejo zvočnih manifestacij, temveč poseben zvočni scenarij: pomembne točke so pomanjkanje zvoka in njihovo trajanje. In piščanci prevzamejo vsebino zvoka v označenih presledkih od staršev. To načelo kodiranja pesmi je veliko bolj ekonomično kot kodiranje različnih zvočnih značilnosti.

Sorta pesmih je ogromna – ima vsaj 5000 vrst; raznolikost ptičjih pesmi je še večja – vsaka vrsta ima svoj poseben niz trilov in snapov,ki je obarvana s posamezno coloratura. Poslušanje ptičjih glasov v gozdu lahko ornitolog zlahka izloča pesmi ene ali druge vrste. Ptice, očitno, lahko še bolje razlikujejo pesmi te vrste od vseh drugih, cenijo vokalni talenti svojih sosedov. Ampak še vedno ne vemo, kako je podedovana pesem.

Znano je, da se piščanci naučijo peti od svojih staršev, s čimer dodajajo nekaj od sebe do pesmi (glej: mehanizem najdemo v možganih ptic, ki ne omogočajo preoblikovanja, kar je bilo naučeno, "Elements", 19.01.2016). Ali to pomeni, da je specifična risba pesmi v celoti odvisna od sposobnosti študentov, da natančno posnemajo učitelja? Težko: zahtevalo bi izjemne sposobnosti študentov in prizadevnost, ker bi morali ponoviti posebno pesem za dolg zaporedje generacij. Ali to pomeni, da so značilnosti pesmi neke vrste gensko fiksne, tako da je piščancu ostalo le malo treninga? Če je slednji resničen, so podrobnosti pomembne: katere lastnosti pesmi so prirojene in katere je treba pridobiti med vokalnimi vajami? Ko so se naučili takšnih podrobnosti, je načeloma mogoče razumeti, kako se psi učijo peti,če obstajajo številni pevci različnih vrst in številni primeri, ki jih je treba spremljati, in katera področja možganov so vključena v to posebno usposabljanje.

Ta problem so prevzeli japonski strokovnjaki iz Inštituta za znanost in tehnologijo Okinawa. Izvedli so zelo preprosto, vendar očitno operacijo – prenesli so zelo mlade piščance, ki so se rodile zebra, v gnezdo japonskih podnevi. Kot rezultat, japonski borci vzgajajo rejce, jih učijo, kako, njihove pesmi. Vse to se je seveda začelo, da bi slišali pesmi odraslih posvojencev: katere pesmi bodo peli? Vaši ali vaši posvojitelji? Pesmi v dveh vrstah se zelo razlikujejo. Prav tako so se zelo razlikovali od pesmi rejencev (te pesmi se lahko slišijo tukaj).

Znanstveniki so analizirali dva parametra, po katerih je vzorec skladbe drugačen v teh dveh vrstah – trajanje zvočnih zlogov samih in trajanje intervenc med njimi. Obe parametri imajo svoj poseben poudarek. Torej, v japonskih modnih trendih ima večina pesmi zlogov v trilah trajanje 50-70 ms, v zebrovih ribah pa porazdelitev zvoka nad trajanjem ima dva maksima – okoli 50 in okoli 100 ms.Praznino med zvočnimi zlogov imajo v prvem dvojno humped porazdelitev z najvišjimi vrednostmi pri 40 in 80-90 ms in drugi – en jasen vrhom v 40 ms.

Goji posvojenci reproducirati vmesno različico pesmi: za dolžino zvočnih zlogov pesmi spomnil Triler posvojitelja očeta, in v daljšem obdobju med zlogi – genetskih staršev, ki so jim nikoli slišali. Z drugimi besedami, posvojenci pesmi risanje je vnaprej označena na trdih intervalih, v katerem bi lahko študent še vedno privoščiti vokalno svobodo z učenjem tujega zvok. Pomembno je poudariti, da v pomožnim eksperimentu, kjer zebra Finch piščancev, vzrejenih nezveneči matere in se naučijo zapeti brez mentor-oče, vodeni le nagon, v pesmi ponavljajočih posamezne vrste razporeditev prostorov med zloge, ter pogostost in trajanje trills sami izkazali za zelo nestanovitne.

Značilnosti japonskih japonskih pesmina levi strani), zebra finch (na desni) in piščancev zebrovih plavuti, ki so jih postavili japonski sorodniki. Top grafikoni prikazati porazdelitev trajanja tihih intervalov, nižje – trajanje zvočnih zlogov.Vidimo lahko, da so učenci sprejeli zvok iz posvojenih staršev, risanje intervalov med zvoki pa je prišlo od genetskih staršev. Slika iz obravnavanega članka v Znanost

Ta rezultat je sama po sebi izjemen – razkriva posebne znake, o katerih je treba razpravljati v razpravah o razvoju zvočne komunikacije. Jasno je, da ni povsem dedne pesmi, saj ni zunaj in ni povsem pobral. In obstaja nekaj posebnih parametrov zvočnih signalov, ki so podedovali – v nasprotju s tistimi, ki se naučijo. Ampak japonska ekipa je naredila še en korak v poznavanju tega ravnovesja »prirojena in naučena«. Ugotovili so populacije nevronov, ki so bili odgovorni za te specifične značilnosti pesmi: zvočni zlogi in tihi razmiki med njimi.

Znanstveniki so delali na elektrofizioloških tehnikah, pri čemer so uporabljali mikroelektrode, implantirane ptice – odrasle starše in usposobljene piščance – na področju možganov, ki je odgovoren za prepoznavanje pesmi. Ptice, dane pod anestezijo z implantiranimi mikroelektrodami, so bile nameščene v zvočno izolirane komore in jim je bilo dovoljeno poslušati komplete skladb, s čimer so odstranili spremljajoče odčitke elektrod.Pesmi za igranje so bili zelo pametno izbrani: pesmi so bile njihove vrste, pesmi različnih vrst, pesmi te vrste, v katerih so bili presledki med zlogami nespremenjeni, zlogi pa so bili nadomeščeni z belim šumom in, nasprotno, zlogi ostali nespremenjeni in med zlogami premaknjen. Jasno je, da je bil nadzor z belim šumom. Pticam je bilo dovoljeno tudi avdicijo serije enotnih zlogov z dolocenimi presledki.

Zaradi težkega dela sta bili ugotovljeni dve vrsti nevronov. "Visokofrekvenčni" nevroni so se odzvali predvsem na signal s specifičnimi presledki med zlogami. Delali so enako dobro, ko so predstavljali obe pesmi svoje vrste in pesmi z belim hrupom namesto značilnih zlogov. Ko je bil čas intervala med zvoki spremenjen, so bili ti nevroni vznemirjeni precej manj. Znanstveniki so predlagali, da ti nevroni delujejo kot črtna koda: če obstajajo ujemanja v nizu črno-belih segmentov, je predstavljeni signal vreden pozornosti. "Nizkofrekvenčni" nevroni so se odzvali na značilne zvočne parametre: niso se odzvali na predlagano pesem z belim hrupom namesto zvočnih zlogov, vendar premik tihih intervalov praktično ni vplival na njihovo delo.

Po mnenju znanstvenikov je kodiranje tihih presledkov bolj ekonomično v primerjavi s kodiranjem samih. Dejansko ima sam zvok številne različne parametre, ki jih je mogoče spreminjati in jih je zato treba kodirati v živčnih odzivih. Če se obrnemo na interval med zvoki (zvočni vzorec), je treba kodirati samo en parameter – prisotnost ali odsotnost zvoka.

Ta pristop bo močno poenostavil postopek kodiranja pesmi in postopek za njegovo prepoznavanje. Toda kakšen prostor za manifestacijo individualnosti! Kdo ve, morda bodo ptičje pesmi ljudem pomagale bolje razumeti naravo svojega govora, kako je njegovo prepoznavanje urejeno v naših nevronskih omrežjih. Konec koncev se spominjamo, da so prave ptice in človeški govor nadzorovani s podobnimi živčnimi in genetskimi dejavniki (glej Ptičje pesmi in človeški govor organizirani preko podobnih genov, Elements, 22. 12. 2014).

Vir: Makoto Araki, M.M. Bandi, Yoko Yazaki-Sugiyama. Upoštevajte vrzel: Neuralno kodiranje prozodije // // Znanost. 2016. V. 354. P. 1282-1287. DOI: 10.1126 / science.aah6799.

Elena Naimark


Like this post? Please share to your friends:
Dodaj odgovor

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: