Du smegenų regionai sąveikauja, kad padėtų žiurkėms žinoti, kada ir kaip pritaikyti savo dainas į konkrečias situacijas

Age of the Hybrids Timothy Alberino Justen Faull Josh Peck Gonz Shimura - Multi Language (Liepa 2019).

Anonim

"UC San Francisco" tyrėjai parodė, kaip Bengalijos meškėnas, prijaukintas dainų paukštis, gali išmokti dainą suspausti konkrečiais būdais, priklausomai nuo konteksto, kuris gali paaiškinti, kaip žmogaus smegenys, priklausomai nuo situacijos, mokosi taikyti skirtingas taisykles ir turėti pasekmės supratimui apie žmogaus kalbos ir judėjimo sutrikimus.

Tyrimas, kuris paskelbtas 2017 m. Lapkričio 16 d. " Neuron", parodė, kad žiurkės, priklausomai nuo situacijos, pereina nuo bendrinių prie specifinių jų dainų versijų. Be to, mokslininkai nustatė dvi skirtingas paukščių smegenis, skirtas šiai mokymosi sričiai procesas: vienas regionas, kuris koduoja įprastines taisykles, skirtas gaminti numatytąsias dainas, ir kita sritis, kuri gali pakeisti numatytąjį kelią, kad būtų galima sukurti skirtingus garsus skirtinguose kontekstuose.

Tai labai panašus į tai, kaip jūsų smegenys pradžioje surado standartinį rankos judesį, kad pasiektų ir patrauktų objektą, tačiau nuo to laiko taip pat išmoko pakoreguoti jūsų rankos jėgą ir rankos laikymą pagal situaciją, jei, pavyzdžiui, jūs renkate visą taurę, o ne tuščią.

"Mes norėjome suprasti, kaip smegenys subalansuoja poreikį apibendrinti judesių mokymąsi daugeliu atvejų ir poreikį gaminti specializuotus judėjimus tam tikrose situacijose", - sakė Lucas Tianas, UCSF Brainard laboratorijos doktorantas ir tyrimo pagrindinis autorius.. "Ši tendencija žmonėse buvo rodoma judėjimo ir kalbos adaptacijos metu, tačiau nežinomos tokios pusiausvyros mechanizmų neuronų mechanizmai. Dainuojamieji paukščiai mokosi dainuoti taip, kaip žmonės mokosi kalbėtis, todėl mes manėme, kad daina paukštis bus tikrai graži modelio sistema, skirta studijuoti šį procesą ".

Finches mokosi pritaikyti dainą pagal kontekstą

Neurobiologai, tokie kaip UCSF Michaelas Brainardas, mokslų daktaras, fiziologijos ir psichologijos profesorius ir UCSF Neilio instituto Weill instituto narys ir vyresnysis naujojo tyrimo autorius, jau seniai mokėsi paukščių, nes tai gali išmokyti mus apie tai, kaip žmogaus smegenys mokosi sudėtingo elgesio tokių kaip kalba ir kaip tos pačios smegenų sistemos suskaidomos judėjimo ligose, tokiose kaip Parkinsono ligos.

Panašiai kaip ir žmogaus kalbos, fincho dainą sudaro "skiemenų" - panašių į muzikinius akordus garso vienetų seka - iš pradžių jauni paukščiai juos išmoko imituoti suaugusiųjų mokytojus. Kaip suaugę žmonės dainuoja, norėdami pritraukti draugus, ir vis tiek moka pakoreguoti savo dainas priklausomai nuo konteksto, pavyzdžiui, ar jie atlieka ar praktikuoja. "Brainard" laboratorija anksčiau parodė, kur smegenų žandikauliuose yra grįžtamasis ryšys, kad pagerintų jų dainas, tačiau dar nebuvo aišku, kaip žaislai pritaikė šias pamokas į konkrečias situacijas.

Naujame tyrime Tianas ir Brainardas norėjo sužinoti, ar paukščiai gali išmokti selektyviai keisti konkrečių skiemenų dainą jų dainose, priklausomai nuo konteksto. Treniruojant žiupsnelius, tyrėjai grojo baltu triukšmu, kai paukščiai davė ypatingą skiemenį už tyrėjų nustatytos aukščio ribos. Paukščiai greitai išmoko perskaityti šį skiemenį savo dainoje, kad išvengtų nemalonių garsų.

Mokymas įvyko tik tada, kai žiupsnelis skambėjo tiksliniam skiemeniui tam tikroje dainos seka. Tačiau mokslininkai pastebėjo, kad paukščiai taip pat pradėjo koreguoti šio skiemens žingsnį, kai tai įvyko ir įvairiose jų dainos dalyse, o tai reiškia, kad jie apibendrino naują taisyklę visose situacijose. Pavyzdžiui, paukščius galima išmokyti didinti skiemens C žingsnį seka ABCD, bet jie taip pat gali pradėti dainuoti aukštesnįjį skiemenį C, kai jie dainuoja DBCA. Kiek paukščiai pakoregavo savo pikį naujose aplinkose, priklausė nuo to, kaip seka buvo panaši į pradinę dainą.

Norėdami sužinoti, ar paukščiai gali mokytis skirtingų taisyklių įvairioms situacijoms, kiti tyrėjai užginčijo žiupsneles, kad pakeistų tą patį skiemenį priešingomis kryptimis, priklausomai nuo konteksto. Pastebimai, paukščiai išmoko atskirti kontekstus ir atitinkamai keisti jų atsakymus. Pavyzdžiui, jie išmoko garsinti C žemesniuoju žingsniu, kai skiemeniui buvo pateiktas B, bet aukštesniuoju tašku, kai prieš tai buvo A.

"Šis sudėtingas mokymosi skirtingose ​​situacijose pritaikymas yra labai panašus į žmogaus kalbą", - sakė Brainardas. "Sunku išmokti, kas vyksta žmogaus smegenyse per šį procesą, tačiau mes galime paklausti, kaip šis konteksto priklausomas mokymasis vyksta paukščių. Pernelyg paukščių ir žinduolių nervų sistemose yra pakankamai panašumų, kad galėtume mąstyti, ką mes mokytis paukšte gali būti plačiau. "

Du smegenų regionai kontroliuoja taisyklėmis pagrįstą ir nuo konteksto priklausomą mokymąsi

Dirbtuvėse yra du smegenų regionai, kurie yra svarbūs dainų mokymui ir gamybai: dainų judėjimo kelias, reikalingas garsams gaminti, ir priekinis priekinio kūno kelias (AFP), vykdomosios funkcijos grandinė, kuri dalyvauja mokant ir keičiant dainos.

Cheminiu būdu užblokuodamas AFP, kai paukščiai išmoko keisti savo piką, tyrėjai sugebėjo išsiaiškinti konkrečias šių regionų funkcijas mokymosi metu. Jie atrado, kad "AFP" aktyvinimas buvo būtinas, kad žiurkėnai galėtų mokytis keisti savo pikį konkrečiu kontekstu. AFP pripažino, kad tikslinis skiemuo įvyko tinkama seka ir perduotas variklio keliams, kad jis turėtų pakeisti skiemens pikį. Be konkrečių instrukcijų, variklio kelias pradėjo šią taisyklę įtraukti ir apibendrinti kitose situacijose, kartais pritaikydamas kitų dainų skiemenį. Kuo grįžtamasis ryšys su varikliu, kuris buvo gautas norint keisti piką, tuo patikimesnė tai padarė įvairiuose kontekstuose.

Tačiau, kai paukščiai išmoko keisti savo žingsnį dviem kryptimis dviejuose skirtinguose kontekstuose, variklio kelias negalėjo nustatyti ir apibendrinti vienos taisyklės. Todėl AFP turėjo likti aktyvus, kad pasakytų variklio kelią, kada ir kaip keisti aukštį.

"Šis dainų kelias yra daug protingesnis ir lankstesnis nei mes iš pradžių minėjome", - sakė Tianas. "Tai ne tik privaloma skiemuo, bet ir prieiga prie informacijos, kaip pakeisti užduotis, priklausomai nuo platesnio konteksto."

menu
menu