Аналіз мозкової активності у зебрових зябликів дає цікаві результати про те, як працює вокалізація

Нове дослідження, опубліковане Нейрональним механізмом для критичного періоду в Окінавському університеті науки та техніки Інституту Окінави (OIST), показало ефективність хіміогенетичного гальмування, що використовується для придушення нейрональної активності, а також цікаві результати щодо того, як вокалізація контролюється за допомогою цієї техніки. у зебрових зябликів. Дослідження, проведене професором Йоко Ядзакі-Сугіямою та доктором Шином Янагіхарою з OIST, було проведено у співпраці з вченими Міжнародного інституту інтегративної медицини сну при Університеті Цукуби та Відділу медицини сну при Гарвардському університеті, і показує, що різні ділянки мозку регулювати унікальні аспекти вокалізації.

Дослідження показало, що, замовчуючи нейрони в аркопалії, області в мозку, яка, як відомо, відповідає за генерацію пісень, пісні зебрових зябликів стануть хаотичними та неповними. Попередні дослідження, в яких використовували мікро ураження цієї ділянки мозку, показали знижену здатність співати майже всі компоненти пісні. Однак метод хемогенетичного гальмування виявив, що пісня зменшується лише на певних частинах, лише деякі склади зазнають впливу або відсутні. Склади, що зазнали впливу, відрізнялися від птаха до птаха, проте порядок складів не змінювався. Це свідчить про те, що досліджувана частина мозку, аркопалій, контролює склад акустичної структури пісень, а не їх порядок чи час. Він також продемонстрував, наскільки точним може бути цей метод придушення нейронів при визначенні функції дуже малих груп нейронів.

Як і в мові людини, вокалізацію можна визначити як низку рухових зразків або скоординований набір рухів, що включають як рефлекторні, так і довільні дії. Створення специфічних акустичних моделей вимагає добре скоординованих нейрональних схем. Визначення, яка група нейронів відповідає за конкретну дію або реакцію, є складним, оскільки сканування мозку, таке як функціональна магнітно-резонансна томографія, фМРТ, може дати лише стільки деталей. Професор Ядзакі-Сугіяма пояснює: "Незважаючи на те, що ми знаємо, які загальні області функціонують під час виконання певних завдань або поведінки, ми не маємо уявлення, скільки нейронів у цій області насправді працює. У деяких випадках навіть активність нейронів змінюється на 5% може мати ефект ". Нові методи більш детального вивчення функції мозку, такі як хемогенетичне гальмування, вдосконалювались і набирали популярність у науковому співтоваристві протягом останніх десяти років.

Раніше ця методика застосовувалась до мишей як зразкове тварина, і було продемонстровано, що вона є настільки ж ефективною і у зебрових зябликів. Хемогенетична техніка використовує генетичні маніпуляції, щоб зробити нейрони чутливими до вибраних хімічних речовин або наркотиків. Після модифікації нейронів можна ввести заздалегідь визначений препарат для тимчасової дезактивації цих нових чутливих нейронів. Раніше одним з єдиних інших методів блокування нейрональної активності було створення мікро-уражень в частинах мозку, де майже всі нейрони там постійно пошкоджені або вбиті. Методика, впроваджена професором Ядзакі-Сугіямою, знаходиться на нейрональному рівні та є тимчасовим процесом, що впливає лише на підгрупи нейронів. Здатність зяблика заспівати відновлюється протягом декількох годин після того, як ефект наркотику зник.

Зебра-зяблики використовувались як модель, оскільки вчені добре розуміють їх поведінку, схеми пісень та анатомію мозку. Професор Ядзакі-Сугіяма хотів визначити, яку роль відіграє певний набір нейронів в області мозку, як відомо, за допомогою хемогенетичних методів. За зябликами ретельно спостерігали, а візерунки їх пісень записували та аналізували з нейронами і без них. Оскільки ефект наркотиків є лише тимчасовим, а також набагато точнішим, дані, які зміг зібрати професор Ядзакі-Сугіяма, дають набагато детальніший погляд на те, як унікальні нейрони координуються для отримання вокалізації.

Самі результати не лише цікаві, але й доказ того, що шлюб між цією високоточною технікою та добре зрозумілою науковою моделлю тварини може запропонувати більше для майбутніх досліджень. Професор Ядзакі-Сугіяма додає, що "сама техніка є причинно-наслідковою. Отже, якщо ви хочете дізнатись подробиці того, як функціонує загальна область мозку, ви можете використати це, щоб замовкнути тамтешню діяльність, а потім побачити зміни в поведінці, спричинені Крім того, однією з найкращих достоїнств цього є те, що він також є оборотним, що означає, що ми можемо бути більш ретельними з подальшими дослідженнями у майбутніх дослідженнях ".