Seepripipat ovat niin hyviä laulamaan, että he voisivat tehdä sen unessa. Ja tiedemiesten mukaan he tekevät kaikkea muuta kuin: Kun untuvaiset, seeprapiput ampuvat aivoalueita ja väräyttävät äänesiään tavalla, joka jäljittelee herättävää sotaa.
Asiaan liittyvä sisältö
- Sleep-oppiminen oli myytti, mutta voit vahvistaa muistoja torkkuaksesi
- Tämä on sinun aivosi suosikkikappaleesi
Kahden viime vuosikymmenen aikana tutkijat ovat havainneet, että uni on kriittinen osa seepraperän laulunoppimisohjelmaa. Evät eivät ole syntyneet vyöarioita; sen sijaan he oppivat laulunsa murrosikäisenä, harjoittelemalla ja niputtamalla aikuisen tutorin valvonnassa. Tuutori soi kärsivällisesti opiskelijoilleen, jotka sitten lausuttavat omat alustavat äänet. Omien äänien kuuleminen näyttää olevan ratkaiseva tekijä pienille seeprapihdille, koska ne testaavat nuotit ja taulut itselleen.
Varmasti, harjoittelu tekee täydellisestä - mutta vielä tärkeämpää? Hyvää unta.
Kovan koulupäivän jälkeen jokainen seeprapää pääsee nukkumaan mielen musiikin kanssa - niin paljon, että sen aivot vilkkuvat sisään ja ulos samoista malleista, joita esiintyy päivittäisissä harjoitteluistunnoissa. Myös sen äänenjohdot värähtelevät, mutta eivät tuota ääntä: Linnut eivät työnnä riittävästi ilmaa kurkunsa läpi tuottamaan kuuluvaa melua.
Tutkijat teoriassa väittävät, että linnut haaveilevat laulusta - enemmän unihuulten synkronointia kuin nukkumista. Tällä voi olla paljon tekemistä opettajiensa opitun materiaalin kiteyttämisen ja uudelleenmuokkaamisen kanssa - ilmiö, joka on verrattavissa ihmisten pakkaamiseen muistojen ja tietojen pitkäaikaiseen varastointiin pakkaamiseen. Aamulla evät herättävät grogisia ja häiriintyneitä, jaloivat hieman vähemmän johdonmukaisesti kuin edellinen päivä - mutta ajan myötä heidän laulunsa paranevat.
Tutkijoiden mielestä tutkimalla, kuinka linnut käyttävät unta oppiakseen laulunsa, voimme auttaa meitä ymmärtämään ihmisen kielen hankkimisen salaperäisen prosessin. Kuten ihmisen puhe, myös linnunlaulun melodiat ovat monimutkaisia ja monimutkaisia ja aktivoivat jopa aivojen polut ja lihakset, jotka ovat hyvin samanlaisia kuin ihmisillä.
"Minulla oli tämä hullu unelma eilen illalla, mutta unohdin kirjoittaa sen muistiin." (Flickr / Cathy) Mutta untuvan maiseman tutkiminen untuvasta seeprapiipusta ei ole helppoa: Se ei ole kuin voisimme työntää lintuja hereillä ja kysyä. Ymmärtääksesi paremmin näiden unelias linnun aivojen sisäistä toimintaa, Gabriel Mindlinin tutkimusryhmä Buenos Airesin yliopistossa päätti siirtyä askeleen pidemmälle musiikillisen komennon ketjussa. Aivot hallitsevat käyttäytymistä, mutta näiden kahden välillä on lihaksikas välittäjä. Jotta aivojen malli voidaan kääntää täydelliseksi serenadeksi, linnun ääni-elimen on ensin suoritettava marssamismääräykset. Yhdessä kollegojensa kanssa, lintulaulun mekaniikkaa tutkittava biofysiikan professori Mindlin suunnitteli järjestelmän, jolla mitataan suoraan mukana olevien lihasten aktiivisuus.
Aikaisemmassa työssään hänen tutkimusryhmänsä, yhteistyössä Utahin yliopiston tutkijoiden kanssa, havaitsi, että seeprapipat liikuttavat äänesi lihaksiaan samanaikaisesti aivojen kappalemaisen toiminnan kanssa, mikä osoittaa, että lihaksen lukema voisi olla hyvä välitys välityskohteelle. lintujen melodisiin jälkikohtiin.
"Nyt sen sijaan, että katsomme yhtä [aivosolua] kerrallaan, voimme nähdä koko järjestelmän tuloksen, ja se on erittäin jännittävää", sanoo Chicagon yliopiston neurobiologian professori Daniel Margoliash, joka on tutkinut linnunlaulua yli. kolme vuosikymmentä. Margoliash on aiemmin tehnyt yhteistyötä Mindlin-ryhmän kanssa, mutta ei ollut mukana näissä tutkimuksissa.
Tutkimuksessa havaittiin myös, että uni ei ollut vain harjoittelun aika - se saattaa myös antaa linnuille mahdollisuuden improvisoida hiljaa uusia sävelmiä. Lintujen ääni lihakset näyttävät menevän hieman fritz-illalla säveltäen hiljaisia kappaleita, jotka eivät tartu päiväsaikaan. Tämä uusi tutkimus pystyi kaappaamaan variaatiota, jota aiemmat aivojen tutkimukset eivät voineet, ja viittaa siihen, että musiikillinen mieli kääntyy, kun seeprapiput nyökkivät.
Mindlinille tämä oli valtava. "Nyt meillä on malli, joka ei tarvitse aivoja", hän sanoo.
Viime viikolla kahdessa uudessa tutkimuksessa Mindlinin ryhmä laajentaa tutkimustaan. Molemmat tutkimukset keskittyvät tapaan, jolla tutkijat tutkivat ovien ääni lihaksia toivoen löytävänsä lisää uinuvan linnun aivon salaisuuksia.
Ensinnäkin Mindlinin valvonnassa työskentelevän fyysikon Juan Dopplerin johtamat tutkijat halusivat helpottaa lintujen lihaksen tutkimista. Lihaksiin keskittyminen voi olla suorempi tapa torkkua serenadien mekaniikkaan, mutta se ei silti ole helppoa. Aikuisten seepraputkien on tehtävä leikkaus, jotta tutkijat voivat kiinnittää elektrodit useisiin lihaksiin.
Vaikka näiden lihaksien ymmärretään kontrolloivan suoraan kappaleiden tuotannon yksittäisiä näkökohtia - esimerkiksi tuotetun äänen sävelkorkeutta -, heidän on myös toimittava yhdessä. Useat ovat fyysisesti yhteydessä toisiinsa, mukaan lukien yksi erityisen tärkeä lihas, nimeltään syringealis ventralis, jonka tiedetään hallitsevan kappaleen taajuutta.
Ryhmä havaitsi, että pelkästään syringealis ventralis -aktiivisuuden mittaaminen voisi luotettavasti havaita linnunlaululajien dynamiikan melkein yhtä tarkasti kuin vanha tekniikka, jolla mitattiin useita lihaksia. Odotetulla tavalla lihaksen toiminta sisälsi tietoa taajuudesta, mutta pystyi myös ennustamaan, milloin musiikilliset motiivit alkoivat ja pysähtyivät yli 70-prosenttisella tarkkuudella.
"Olemme siirtymässä keskittymästä täysin aivoihin ja hermoihin ja kiinnittämme huomiota myös biomekaniikkaan, jossa hermoston tiedot käsitellään", Doppler sanoo. ”Tämä on voimakas idea. Joissain tapauksissa biomekaniikan tarkasteleminen voi antaa sinulle oivalluksia, jotka eivät ole niin selkeitä hermostoon. "
Dopplerin yksinkertaisemmalla järjestelmällä, jota kuvataan Chaos- lehdessä, tutkijat voivat helpommin tutkia lintujen unelmalauluja; Lisäksi tämän voimakkaan lihaksen mekaniikan ymmärtäminen voi myös kertoa kuinka äänesysteemi toimii funktionaalisena yksikönä.
"Lihaksen piirteet todella vuotavat läpi", sanoo Duke-yliopiston neurobiologi Katherine Tschida, joka on opiskellut kappaleiden oppimista seeprapipoilla. ”Voit saada lukeman yhdestä lihaksesta [päällä] paljon erilaisia piirteitä huolimatta siitä, että lihakset eivät ole ensisijaisesti järjestelmän toiminnallinen ohjain.” Tschida, joka ei ollut mukana työssä, kiitti myös tutkia sen "korkealaatuista" metodologiaa.
Tämä taulukko näyttää injektioruiskun lihaksen aktivoitumisen laulaessa (yläpuolella) ja yöllä (harmaa, alla). (Young et. Al., Julkaisussa PeerJ (2017)) Toisessa tutkimuksessa Alan Bushin, myös Mindlinin ryhmän fyysikon, johtama ryhmä havaitsi, että he voisivat manipuloida lintuja sopeuttamaan ääni lihakseensa soittamalla heille omien kappaleidensa versioita nukkuessaan - eräänlainen harmoninen hypnoosi. Bush oli innokas tutkimaan malleja, kuinka lihakset todella ampuivat unessa. Hänelle ääniorgani ei ole vain nukke, joka suorittaa aivojen päällikköohjeet - pikemminkin se on luova yhteys aivojen ja käyttäytymisen välillä, mikä saattaa lisätä omia kellojaan ja pilliinsa lopputuotteeseen. "Suuri osa järjestelmän monimutkaisuudesta tulee itse asiassa reunoilta, missä lihakset ovat", hän selittää.
Bush ja hänen kollegansa huomasivat, että kun lihakset houkutellaan aktiivisuuteen, ne käyttäytyvät kaikella tavalla tai ei mitään. Kun soitetaan katkelmia itsestään, jotka treenaavat kappaleita, lintujen lihakset nykäisivät luotettavasti. Jopa näiden kappaleiden synteettiset versiot, uudelleen sekoitetut laboratoriossa, saattavat joskus saada aikaan ääniorgaaniset vastaukset. Usein lihakset olivat edelleen - mutta kun heidät joutettiin taivutukseen, ne suorittivat täydellisen äänitysjakson.
Tutkijoiden mukaan tämä tieto avaa uusia tapoja tutkia kuinka musiikillinen lihaksisto kiihtyy toimintaan.
Leikkauksen tunkeutumattomuuden takia Mindlin ja hänen tiiminsä ovat vain voineet testata aikuisten seepurien lihaksen vasteet. Tulevat kokeilut edistyneemmällä tekniikalla saattavat kuitenkin valaista nuorten lintujen unelmatiloja. Tällaiset havainnot saattavat vahvistaa aiemman tutkimuksen siitä, kuinka murrosikäinen seepra ojensi lelun tutorin opetuksilla ja lisätä omia henkilökohtaisia kosketuksia unen aikana. Mutta mihin tarkoitukseen tämä voisi toimia aikuisilla, jotka ovat jo hallinneet melodiansa?
Margoliashin mielestä kyse on asiantuntemuksen ylläpidosta. "Jos haluat saavuttaa erittäin korkean tarkkuuden, sinun on työskenneltävä päästäksesi sinne ja harjoiteltava pysyäkseen siellä", hän selittää. "Seepurahojen - ja ihmisten - on harjoiteltava saavutetun suorituskyvyn laadun ylläpitämiseksi."
Joskus neurotieteen ja biofysiikan voimien avulla tutkijat voivat tosiasiassa pystyä sukeltamaan syvemmin unelmalauluihin. Teknologia ei ole aivan kiinni tehtävässä, mutta se on tulossa voimakkaammaksi joka päivä. Siihen asti? Unelma päällä.
