Проснулся и запел

Птицы учат новые песни во сне, многократно их повторяя

Старая гипотеза об укреплении памяти ночью получила первое серьезное подтверждение. Мозг зебровой амадины во сне и вправду многократно прогоняет услышанные накануне песни. Наутро птица способна воспроизвести их самостоятельно. Мозг человека на птичий не похож, но наши речевые центры устроены схожим образом, уверены ученые.

В чтении на ночь заданных по литературе стихов все-таки есть смысл. По крайней мере, если вы молодая зебровая амадина, только учащаяся петь. Эти маленькие птички давно стали излюбленным объектом для нейробиологов, изучающих свойства памяти. Их трели и песни отлично поддаются дешифровке, а главное, детализированы структуры, отвечающие за формирование и обработку чириканья.

врез №
skin: article/incut(default)
data:

{
    "_essence": "test",
    "click": "on",
    "id": "2881675",
    "incutNum": 1,
    "repl": "<1>:{{incut1()}}",
    "uid": "_uid_2911242_i_1"
}

Кроме того, молодые амадины умеют перенимать мелодии у более опытных, но, как именно это происходит, до недавнего времени оставалось неизвестным. Сильвиан Шенк и Даниэль Марголиаш обнаружили, что

«запоминание» активно идет во время сна и, проснувшись, амадины начинают петь уже совсем другую песню.

Гипотеза о том, что ночью мозг обрабатывает все произошедшее за день, для нейробиологов не стала прозрением, но вот доказать ее для млекопитающих с их совершенной нервной системой до сих пор не удается.

врез №
skin: article/incut(default)
data:

{
    "_essence": "test",
    "click": "on",
    "id": "2909721",
    "incutNum": 2,
    "repl": "<2>:{{incut2()}}",
    "uid": "_uid_2911242_i_2"
}

Амадины дают косвенное подтверждение этой теории. Несмотря на то что центром высшей нервной деятельности у них является не кора больших полушарий, а полосатые тела, слабо у нас развитые, «речевой аппарат» птиц не сильно отличается от звериного. Как продемонстрировал Марголиаш годом ранее, ствол головного мозга и процессы, протекающие в нем, схожи с млекопитающими. Возможно, это еще один пример конвергентной эволюции.

Практически неразвитая и, следовательно, «молчащая» кора не создает помех для электроэнцефалографии и дает ученым возможность записать электрические потенциалы практически с отдельных нейронов ядра RA, в котором формируются трели.

В том случае, если птичке перед сном давали прослушать запись трели, активность нейронов ядра RA возрастала многократно.

И это при том, что сама амадина спала и не издавала никаких звуков.

Наутро амадина уже воспроизводила песню. Но стоило ученым разобщить нейронную цепь в ядре, отвечающую за «ночное повторение», как все обучение прекратилось.

Тем самым авторы публикации в Nature еще раз подтвердили гипотезу формирования памяти, согласно которой запоминание достигается многократным повторением — «пропусканием нервного импульса через нейронную сеть». При этом происходит упрочнение синапсов — контактов между нейронами. И в следующий раз при той же входящей информации реакция будет совсем другой.

Синапс

(от греческого «рукопожатие») – место контакта между двумя нейронами, или между нейроном и эффекторной клеткой, получающей сигнал. Служит для передачи нервного импульса между двумя клетками, в ходе которого сигнал может подвергаться изменению.

Термин был введен в 1897 году английским физиологом Чарльзом Шеррингтоном.

Типичный синапс – аксо-дендритический химический. Такой синапс состоит из двух частей: пресинаптической, образованной булавовидным расширением окончанием аксона передающей клетки и постсинаптической, представленной контактирующим участком цитолеммы воспринимающей клетки (в данном случае – участком дендрита).

Между обеими частями имеется синаптическая щель, края которой укреплены межклеточными контактами. Часть аксолеммы булавовидного расширения, прилежащая к синаптической щели называется пресинаптической мембраной. Участок цитолеммы воспринимающей клетки, ограничивающий синаптическую щель с противоположной стороны называется постсинаптической мембраной.

В синаптическом расширении имеются мелкие везикулы, т. н. синаптические пузырьки содержащие медиатор (вещество-посредник в передаче возбуждения) или фермент, разрушающий этот медиатор. В постсинаптическую мембрану встроены молекулярные рецепторы к тому или иному медиатору.

При прохождении импульса по синаптической мембране повышается её проницаемость, а из синаптических пузырьков освобождается медиатор, который выходит в синаптическую щель и соединяется с молекулярными рецепторами постсинаптической мембраны, индуцируя на ней возникновение нервного импульса. Медиатор действует в течение очень короткого времени, после чего из синаптических пузырьков освобождается фермент, разрушающий медиатор в синаптической щели. Одновременно часть медиатора перемещается через постсинаптическую мембрану (прямой захват) и в обратном направлении через синаптическую мембрану (обратный захват).

Открыты два механизма высвобождения, с полным слиянием везикулы с плазмалеммой (клеточной мембраной), и так называемый «поцеловал-и-убежал» (англ. kiss-and-run), когда везикула соединяется с мембраной, и из нее в синаптическую щель выходят небольшие молекулы, а крупные остаются в везикуле. Второй механизм, предположительно, быстрее первого, по нему происходит синаптическая передача при высоком содержании ионов кальция в синаптической бляшке.

Следствием такой структуры синапса является односторонее проведение нервного импульса. Существует так называемая синаптическая задержка – время, нужное для передачи нервного импульса. Ее длительность – 0,5 мс.

Так называемый «принцип Дейла» (один нейрон – один медиатор) признан ошибочным. Или, как иногда считают, уточнен: из одного окончания клетки может выделяться не один, а несколько медиаторов, причем этот комплекс постоянен для клетки.

Хотя Марголиаш и Шенк не стали останавливаться на клеточных и субклеточных механизмах, было бы интересно узнать, с чем связано запоминание у молодых птиц — с включением в цепь новых нейронов, поддерживающих глиальные клетки, несущие изолирующую и модулирующую функции, или работает какой-то другой механизм. Если бы это стало понятно, можно было бы достоверно объяснить разницу в способностях молодого и пожилого мозга, а зная «мишени», даже попытаться вернуть ушедшие с годами способности зубрить стихи, формулы и иностранные языки.

Вторая «отсутствующая» в публикации составляющая — контрольный сигнал. Ученые ограничились песнями, которые действительно вызывают последующую ночную активацию нейронов. Будет ли так происходить со зрительными образами или другими ощущениями — неясно. Так что принцип, по которому идет отбор сигналов, «достойных внимания», пока остается ведом только Шерлоку Холмсу, который, по его признанию доктору Ватсону, никогда не запоминал ненужную ему информацию.