Американские ученые нашли у певчих птиц область мозга, выполняющую роль хронометра. Для этого мозг птиц пришлось немного охладить.
Ученые из Массачусетского технологического института приблизились к пониманию того, как высокоразвитые организмы в своей жизнедеятельности отмеряют промежутки времени. Этот вопрос волнует многих ученых, ведь любое заложенное природой движение животных, будь то движение, пение или дыхание, занимает вполне определенные, одинаковые для всех особей одного и того же вида промежутки времени.
«Все наши движения, от речи и ходьбы до акробатических упражнений или игры на пианино, являются последовательным поведением. Однако у нас нет инструментов, которые помогли бы понять, как отсчет времени генерируется в мозге», -- объяснил Майкл Фи из отдела изучения мозга массачусетского института. Понять, как мозг отмеряет отрезки времени, Фи и его коллегам удалось пока на примере пернатых. Объектом исследования ученых стали певчие зебровые амадины, чье пение довольно хорошо изучено исследователями, как пример того, как мозгу удается посылать сложные последовательные команды.
Песня этой птицы длится всего около одной секунды, однако состоит из множества сложных звуков, повторяющихся в строгой последовательности. Известно, что за пение у птиц отвечают две области мозга -- верхний голосовой центр и так называемое ядро аркопаллиума.
Ранее ученые выяснили, что птицы, у которых удалось дезактивировать любой из этих участков, не поют. Группа Фи решила проверить, зависит ли быстрота работы участков мозга от температуры. Чтобы охладить определенный участок мозга, ученые использовали давно известный физикам Пельтье-эффект, основанный на охлаждении спаев двух электродов из разных металлов при прохождении через них электрического тока. «Мы ожидали, что охлаждение различных областей мозга, участвующих в пении, сможет по-разному изменять трели», -- пояснил исследователь Майкл Лонг.
Оказалось, что охлаждение ядра аркопаллиума почти никак не сказалось на пении птиц. Однако охлаждение верхнего голосового центра произвело драматический эффект. Пение птицы замедлялось пропорционально степени охлаждения этого участка мозга. При охлаждении этой области на 10°С птицы стали тянуть трели, удлинив все интервалы на 30%.
При этом речь идет не только об увеличении продолжительности одной песни -- стали длиннее отдельные звуки, а общая структура ритма осталась без изменений последовательности звуков в самой песне. Таким образом, пение птиц можно сравнить с игрой музыкальной шкатулки, где скорость вращения барабана определяет темп музыки, посчитали ученые. Аналогом барабана шкатулки, по крайней мере у птиц, является верхний голосовой центр.
Освоив технологию с применением Пельтье-эффекта, ученые собираются узнать, какие участки мозга у разных животных отвечают за отсчет времени при движениях, и возможно, доберутся до людей. Исследование американских ученых опубликовал журнал Nature.
