Согласно исследованию, опубликованному в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), группа нейронов, называемых проекционными нейронами кортико-базального ганглия, важна для обучения вокалу у молодых птиц, но не у взрослых птиц.
Пение птиц, как и человеческая речь, представляет собой серию точно синхронизированных движений, выученных путем копирования вокализации других людей, например родителей.
«Система пения у птиц имеет ряд общих черт с двигательными цепями млекопитающих», - говорит Казухиро Вада, нейробиолог из Университета Хоккайдо, который руководил исследованием.
У птиц процесс обучения пению зависит от определенных областей мозга, называемых моторной корой и базальными ганглиями. Эти области также находятся в двигательной системе млекопитающих и важны для обучения и поддержания последовательных движений. Однако неизвестно, какую роль играют нейронные связи между этими двумя областями.
Чтобы выяснить это, исследователи изучили зябликов-зебр, разновидность певчих птиц, и исследовали, что происходит, когда нейроны, соединяющие моторную область коры и базальные ганглии, разрушаются. Они вводили вирус, экспрессирующий цитотоксический белок, в соединительные нейроны. Токсины убивали только эти соединительные нейроны, которые называются проекционными нейронами кортикобазальных ганглиев.
Они обнаружили, что молодые зебровые зяблики с нарушенными проекционными нейронами не могут копировать паттерны песен и изобретают необычные песни с непоследовательными последовательностями. Когда они повторили те же эксперименты со взрослыми птицами, они обнаружили, что птицы с разрушенными проекционными нейронами не изменили структуру своей песни и показали нормальные голосовые колебания.
Результаты показывают, что проекционные нейроны кортико-базальных ганглиев важны для изучения акустических и временных аспектов структуры песни, но не для поддержания уже выученного вокального рисунка.
«Изучение цепи кортико-базальных ганглиев может улучшить наше понимание развития голоса и нарушений коммуникации у людей», - говорит Казухиро Вада.
Это исследование было проведено с коллегами из Токийского университета, Национального института физиологических наук, Токийского столичного института медицинских наук в Японии и Корейского института исследования мозга.