Zebrafinken lernen normalerweise von ihren Vätern zu singen. Aber jetzt haben Wissenschaftler den kleinen Vögeln beigebracht, sich eine Melodie zu merken, ohne sie jemals zu lernen - und sie haben dies getan, indem sie Erinnerungen an die Lieder in das Gehirn der Vögel eingepflanzt haben.
Dieses seltsame Experiment wurde entwickelt, um die Gehirnbahnen zu entdecken, die die Notendauer der Vögel codieren. Letztendlich geht es darum, Parallelen zu ziehen, wie Menschen sprechen lernen. Hoffentlich wird die Forschung Wissenschaftlern helfen, Gene und Neuronen gezielt einzusetzen, um das Sprachenlernen bei Menschen mit Autismus und anderen Erkrankungen, die die Vokalisierung beeinflussen, zu verbessern.
"Dies ist das erste Mal, dass wir Gehirnregionen bestätigen, die Erinnerungen an Verhaltensziele codieren - jene Erinnerungen, die uns leiten, wenn wir etwas von der Sprache bis zum Erlernen des Klaviers imitieren wollen", sagte Todd Roberts, Neurowissenschaftler an der University of Texas Southwestern O '. Donnell Brain Institute, sagte in einer Erklärung. "Die Ergebnisse ermöglichten es uns, diese Erinnerungen in die Vögel zu implantieren und das Lernen ihres Liedes zu leiten."
Ein kleines Vögelchen erzählte mir
Zebrafinken (Taeniopygia guttata) sind kleine, in Mittelamerika beheimatete soziale Vögel, die als Haustiere beliebt sind. So wie Säuglingsmenschen Sprache lernen, indem sie nachahmen, was sie hören, hören Zebrafinken ihren Vätern beim Singen zu und üben dann die Melodien. Die neue Forschung zeigt, wie die Tiere es schaffen.
Roberts und seine Kollegen verwendeten Optogenik, um die Neuronen des Finken zu modifizieren, ohne sie jemals dem Singen auszusetzen. Diese Technik beinhaltet die Verwendung von Licht zur Steuerung des Verhaltens von lichtempfindlichen Proteinen in Neuronen oder Gehirnzellen, wodurch die Forscher im Wesentlichen steuern können, wann ein Neuron feuert. Mit diesem Tool konnten die Forscher die Gehirnaktivität in einem sensomotorischen Bereich namens Nif verändern, der Informationen an eine spezialisierte Singvogel-Hirnregion namens HVC sendet. In diesem Bereich werden sowohl Vogellieder gelernt als auch reproduziert.
Durch pulsierendes Licht im Rhythmus konnten die Forscher "Erinnerungen" im Gehirn der Finken codieren, so dass die Noten der Vögel der Dauer der Lichtimpulse entsprachen. Es war, als würde eine Vaterfigur dem Vogel diese Anweisungen zum Auswendiglernen geben, aber kein Vaterfink war anwesend.
Sprachen lernen verstehen
Beachten Sie, dass die Dauer allein nicht ausreicht, um einem Finken ein vollständiges Lied beizubringen, sagten die Forscher. Die Vögel müssen auch andere Aspekte der Melodie lernen, wie z. B. die Tonhöhe.
"Wir bringen dem Vogel nicht alles bei, was er wissen muss - nur die Dauer der Silben in seinem Lied", sagte Roberts. "Die beiden Gehirnregionen, die wir in dieser Studie getestet haben, sind nur ein Teil des Puzzles."
Mit mehr gefundenen Stücken, fügte er hinzu, könnte es möglich sein, den Vögeln beizubringen, eine vollständige Melodie ohne Lehrer zu singen. "Aber", sagte Roberts, "wir sind weit davon entfernt."
Diese grundlegende Vogelforschung soll die Schaltkreise des Gehirns entschlüsseln, die das Erlernen von Sprachen ermöglichen. Die Verbindung zwischen der HVC- und der Nif-Region bei Vögeln ist entscheidend für das Singen, berichteten die Forscher diese Woche in der Zeitschrift Science. Wenn die Kommunikation zwischen diesen beiden Regionen unterbrochen wurde, nachdem der Vogel eine Melodie gelernt hatte, konnte das Tier das Lied trotzdem singen. Aber wenn HVC und Nif voneinander abgeschnitten wären, bevor der Vogel die Möglichkeit hätte, sich an das Lied zu erinnern, könnte der Fink nie lernen, egal wie oft er das Lied danach hörte.
"Das menschliche Gehirn und die mit Sprache und Sprache verbundenen Wege sind immens komplizierter als die Schaltkreise des Singvogels", sagte Roberts. "Unsere Forschung liefert jedoch starke Hinweise darauf, wo nach mehr Einsichten in neurologische Entwicklungsstörungen gesucht werden kann."
