Učenje ptičjega petja

Oglašanje ptic pevk je zahtevna veščina, ki se je ptice naučijo s poslušanjem drugih ptic svoje vrste. Proces učenja usmerja primerjava lastnega oglašanja s slišano melodijo iz okolja. V reviji Neuron so raziskovalci in raziskovalke iz medicinskega centra teksaške univerze objavili raziskavo o poti prenosa živčnega signala, ki preverja pravilno oglašanje. Z raziskavo so pokazali, da draženje določene možganske regije vpliva na spremembo zvoka določenih zlogov paritvenega napeva avstralskih zebrastih ščinkavcev.

Proces učenja petja pri pticah je podoben procesu učenja govora pri ljudeh. V obeh primerih gre za ponavljajoče akcije in sprotna preverjanja, če je bil proizveden zvok dovolj podoben slišanemu. Katera pot živčnega signala služi preverjanju in usmerjanju ponovitve, še ni točno znano. V raziskavi so preverjali, kako na učenje vpliva projekcija signala iz ventralno tegmentalne regije srednjih možganov v bazalne ganglije, ki sprožijo motorično pot oglašanja.

Avstralski zebrasti ščinkavci so imeli v omenjeni regiji srednjih možganov uspešno vnesen in izražen mikrobni gen za rodopsin, ki naredi nevrone ponovljivo in nadzorovano odzivne na svetlobo. Različni svetlobno občutljivi ionski kanalčki na membrani gensko spremenjenih nevronov omogočijo, da izbrane populacije nevronov vklopimo ali izklopimo v njihovem naravnem okolju zgolj z osvetlitvijo s svetlobo ustrezne valovne dolžine. To metodo, ki jo je leta 2010 revija Nature Methods izbrala za metodo leta, imenujemo optogenetika.

Poskus je potekal v dveh fazah. Najprej so oglašanje testiranih ptic omejili na želeno višino tona. To so naredili z zaprto povratno zanko, in sicer so ob oglašanju ptice z belim šumom prekrili nezaželene tone. Ptica je med svojim oglašanjem slišala zgolj tisto višino tona, ki so jo raziskovalci v nadaljevanju želeli testirati. Na ta način so omejili ptičji napev, da so ga v nadaljevanju lahko nadzorovano spreminjali z draženjem živcev s svetlobo različnih valovnih dolžin.

V nadaljevanju poskusa so s pomočjo svetlobne aktivacije ali inhibicije živčnih končičev iz ventralno tegmentalne regije spreminjali višino tona, ki so ga izolirali iz paritvenega napeva. Aktivacija in inhibicija sta imeli obraten učinek na učenje napeva, iz česar avtorji sklepajo, da je pot živčnega signala iz ventralno tegmentalne regije do bazalnih ganglijev temeljna pri usmerjanju učenja oglašanja. Spremembe, ki so jih dosegli s pomočjo optogenetike, pa so bile začasne in natančne. Spremenili so lahko zvok napeva v časovnem intervalu med sto in dvesto milisekund, medtem ko je preostali del melodije ostal enak.

Z izvedenim poskusom so pokazali, da je učenje ptičjega petja zelo natančno regulirano. Slušno informacijo prejme regija srednjih možganov, jo analizira in ovrednoti ter pošlje do bazalnih ganglijev, kjer se pretvori v čim natančnejšo kopijo izvedbe.    

Ptičje petje je z živci poslušala Urša.