Zebravinken leren meestal zingen van hun vader. Maar nu hebben wetenschappers de vogeltjes geleerd om een deuntje uit het hoofd te leren zonder het ooit te leren - en dat deden ze door herinneringen aan de liedjes in de hersenen van de vogels te implanteren.
Dit vreemde experiment is ontworpen om de hersenpaden te ontdekken die coderen voor de nootduur bij vogels. Uiteindelijk gaat het erom parallellen te trekken met hoe mensen leren spreken. Hopelijk helpt het onderzoek wetenschappers om op genen en neuronen te richten om het leren van talen te verbeteren bij mensen met autisme en andere aandoeningen die de vocalisatie beïnvloeden.
"Dit is de eerste keer dat we hersengebieden hebben bevestigd die herinneringen aan gedragsdoelen coderen - die herinneringen die ons leiden wanneer we alles willen imiteren, van spraak tot piano leren", Todd Roberts, een neurowetenschapper aan de University of Texas Southwestern O ' Donnell Brain Institute, zei in een verklaring. "De bevindingen hebben ons in staat gesteld deze herinneringen in de vogels te implanteren en het leren van hun lied te begeleiden."
Een vogeltje vertelde het me
Zebravinken (Taeniopygia guttata) zijn kleine, sociale vogels afkomstig uit Midden-Amerika en populair als huisdier. Net zoals jonge mensen taal leren door te imiteren wat ze horen, luisteren zebravinken naar het gezang van hun vader en oefenen vervolgens de deuntjes. Het nieuwe onderzoek laat zien hoe de dieren het voor elkaar krijgen.
Roberts en zijn collega's gebruikten optogenica om de neuronen van de vink te modificeren zonder ze ooit bloot te stellen aan zingen. Deze techniek omvat het gebruik van licht om het gedrag van lichtgevoelige eiwitten in neuronen of hersencellen te regelen, waardoor onderzoekers in wezen kunnen bepalen wanneer een neuron vuurt. Met behulp van deze tool konden de onderzoekers de hersenactiviteit veranderen in een sensomotorisch gebied dat bekend staat als Nif, dat informatie verzendt naar een gespecialiseerd hersengebied van zangvogels, de HVC genaamd. Dit gebied is betrokken bij het leren en reproduceren van vogelzang.
Door licht in een ritme te pulseren, konden de onderzoekers "herinneringen" in de vinkenhersenen coderen, zodat de aantekeningen van de vogels overeen zouden komen met de duur van de lichtpulsen. Het was alsof een vaderfiguur deze instructies maakte voor de vogel om te onthouden, maar er was geen vadervink aanwezig.
Het leren van talen begrijpen
Opmerking duur alleen is niet genoeg om een vink een volledig lied te leren, aldus de onderzoekers; de vogels moeten ook andere aspecten van de melodie leren, zoals toonhoogte.
'We leren de vogel niet alles wat hij moet weten - alleen de lengte van lettergrepen in zijn lied', zei Roberts. 'De twee hersengebieden die we in deze studie hebben getest, vertegenwoordigen slechts één stukje van de puzzel.'
Met meer stukken gevonden, voegde hij eraan toe, is het misschien mogelijk om de vogels te leren een volledige melodie te zingen zonder enige leraar. 'Maar', zei Roberts, 'we zijn er nog lang niet.'
Dit fundamentele vogelonderzoek is ontworpen om de hersencircuits te ontrafelen die het leren van talen mogelijk maken. De link tussen de HVC en de Nif-regio's bij vogels is cruciaal voor het zingen, meldden de onderzoekers deze week in het tijdschrift Science. Als de communicatie tussen die twee regio's werd verbroken nadat de vogel een melodie had geleerd, kon het dier het lied nog steeds zingen. Maar als de HVC en Nif van elkaar werden afgesneden voordat de vogel de kans kreeg om herinneringen aan het lied te vormen, kon de vink nooit leren, hoe vaak hij het lied daarna ook hoorde.
'Het menselijk brein en de paden die met spraak en taal worden geassocieerd, zijn enorm ingewikkelder dan het circuit van de zangvogel', zei Roberts. "Maar ons onderzoek geeft sterke aanwijzingen waar te zoeken naar meer inzicht in neurologische ontwikkelingsstoornissen."
