Как повторяют попугаи

Птицы поют и чирикают не ради нашего удовольствия, а для обмена информацией. Большинство видов, издающих звуки, этому не учится, но порой «птичий язык» настолько сложен, что обучение необходимо. Вокальное обучение, то есть способность воспроизводить и модифицировать различные звуки и их последовательности, встречается редко, среди птиц оно свойственно лишь трем группам: певчим птицам, колибри и попугаям.

Хотя эти группы состоят в довольно отдаленном родстве, их нервные пути, ответственные за вокальное обучение, схожи. Передний мозг содержит семь ядер (скоплений нейронов), разделенных на две группы (см. рисунок). Передняя группа ядер, отмеченная на рисунке красным цветом, отвечает за обучение пению, задняя (желтые ядра) отвечает за исполнение. Обе группы вокальных ядер связаны друг с другом. Они также находятся в тесном соседстве с моторными нейронами. У тех птиц, которые не учатся петь, вокальных ядер нет. Нейроны, находящиеся на их месте, выполняют моторные функции. Так возникла гипотеза о том, что вокальные ядра возникли из областей, отвечающих за обучение «ритуальным» движениям.

Вокальные ядра в головном мозге птиц. Передние (красные) и задние (желтые) ядра соседствуют с двигательными областями (зеленый). Голубым выделены слуховые области. Длина полоски — 1 мм (Chakraborty et al., 2015)

Вокальные ядра в головном мозге птиц. Передние (красные) и задние (желтые) ядра соседствуют с двигательными областями (зеленый). Голубым выделены слуховые области. Длина полоски — 1 мм (Chakraborty et al., 2015)

У попугаев способность к вокальному обучению развита необычайно. Они непревзойденные имитаторы, способные подражать множеству посторонних звуков, не связанных с пением, в том числе человеческой речи. Некоторые птицы воспроизводят даже отдельные фразы. Но если попугаи так отличаются от остальных птиц, то, быть может, и вокальные ядра у них особенные?

Этим вопросом заинтересовались исследователи из Соединенных Штатов, Дании и Нидерландов под руководством нейробиолога Эрика Джарвиса (Erich Jarvis) из Университета Дьюка. Первые опыты ученые провели с волнистыми попугайчиками Melopsittacus undulatus. У этих птиц в свое время обнаружили гены, которые активируются при пении, причем преимущественно в нейронах вокальных ядер. Теперь Эрик Джарвис и его коллеги проанализировали экспрессию одного из таких генов, PVALB, который кодирует белок, связывающий ионы кальция. Исследовав срезы переднего мозга попугайчиков, ученые обнаружили, что внутри вокальных ядер этот ген экспрессируется по-разному. В середине ядра его активность очень высока, по периферии — слабее. Таким образом, вокальные ядра, подобно ореху в шоколаде, состоят из сердцевины (core) и оболочки (shell).

Эти эксперименты повторили с другими «певческими» генами и с восемью другими видами попугаев, относящихся к трем семействам: попугаевых (Psittacidae), какаду (Cacatuidae) и несторовых (Nestoridae). Результаты подтвердили: вокальные ядра всех попугаев имеют сердцевину и оболочку, только у новозеландского попугая кеа Nestor notabilis оболочка выражена слабо. У певчих птиц и колибри оболочек нет, их вокальные ядра четко очерчены, специализированные гены экспрессируются во всех нейронах с одинаковой силой, примерно так же, как в сердцевинах ядер попугаев.

Вторая особенность вокальных ядер попугаев заключается в том, что в состав их оболочки входят не только нейроны, связанные с пением, но и прилегающие к ним моторные. Эрик Джарвис и его коллеги полагают, что такое строение позволяет птицам синхронизировать движения с музыкальным ритмом, то есть они могут научиться танцевать.

В каждом ядре клетки сердцевины связаны преимущественно друг с другом, а клетки оболочки — между собой. Связи между ядрами организованы по тому же принципу: сердцевина с сердцевиной, оболочка с оболочкой. Между клетками сердцевины и оболочки связи редки как внутри одного ядра, так и между разными ядрами.

Сердцевины вокальных ядер попугаев образуют систему, напоминающую вокальную систему певчих птиц и колибри: в них экспрессируются те же гены, нейроны образуют такие же связи с другими отделами мозга. Оболочки не дублируют функции сердцевин, они формируют другую сеть, с отличиями в нервных связях и генной экспрессии. Эту разницу еще предстоит исследовать.

Исследователи отмечают, что разные виды попугаев отличаются относительными размерами сердцевины и оболочки. Они предполагают, что эти параметры как-то связаны с особенностями поведения птиц, возможно, с их способностью имитировать звуки. Признанные подражатели, такие как златолобая аратинга Aratinga aurea, имеют сердцевину поменьше, а оболочку по-больше. Возможности волнистых попугайчиков и розовощеких неразлучников Agapornis roseicollis ограниченны, а сердцевины их вокальных ядер крупнее относительно оболочек. Пока исследований поведения попугаев явно недостаточно, чтобы окончательно решить этот вопрос.

У кеа оболочки вокальных ядер едва намечены, у остальных попугаев они более развиты. По мнению исследователей, это говорит о том, что оболочки возникли около 29 млн лет назад, до того, как самая старая ветвь кеа отделилась от общего попугайного ствола. У кеа эта система так и законсервировалась, а другие попугаи, напротив, стали ее усиленно развивать.

На основании всех полученных данных Эрик Джарвис и его коллеги предположили, что мозг попугаев содержит не одну вокальную систему, а две, встроенные одна в другую. Сердцевинная система более старая, идентичная вокальной системе певчих птиц и колибри. Оболочечная сформировалась из окружающих ее областей как механизм для более сложной вокальной имитации. Сложную звуковую сигнализацию попугаи используют в самых разных ситуациях: при поисках полового партнера, при опасности, защите территории и идентификации особей. Возможно, исследования оболочки вокальных ядер попугаев смогут объяснить происхождение сложных областей мозга других животных и людей.

Chakraborty M., Walløe S., Nedergaard S., Fridel E. E., Dabelsteen T. , Pakkenberg B., et al. Core and Shell Song Systems Unique to the Parrot Brain // PLoS ONE. 2015. 10 (6): e0118496. doi:10.1371/journal.pone.0118496

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Связанные статьи

 
 

Метки: , , , , , , , , , , , , ,

 

Добавить комментарий