Певчие птицы учатся петь во сне
Перед экзаменом (точнее, после активной учебы) не только людям лучше поспать. Певчие птицы в период освоения видовой песни тоже нуждаются в послеучебном сне.
Ученые Чикагского университета изучали, как обучаются пению молодые зебровые амадины.
Когда юная амадина слушает песню своего взрослого наставника и потом пробует петь, это получается у нее не сразу. Аспирант-психолог Силван Шанк (Sylvan Shank) и профессор по биологии, анатомии и психологии Дэниэл Марголиаш (Daniel Margoliash) заметили, что на следующий день после ночного сна ее попытки становятся более успешными. А во время самого сна после обучения в мозгу птицы активируются нейроны, которые днем молчат. Чтобы зарегистрировать изменение, в мозг птички исследователи вживляли микроэлектроды.
Электрическая активность нейронов, по мнению ученых, отражает обработку полученной звуковой информации, которая происходит в птичьем мозгу в период сна. Она вызывает перестройку нейронной сети. Результат -- на следующий день в пении отмечается явный прогресс.
«Нам удалось показать, что звуковая информация, полученная в течение дня, изменяет активность мозга во время последующего сна, -- рассказывает Марголиаш. -- И это способствует обучению». То же самое происходит при освоении любого навыка: ночная реорганизация сенсорной информации необходима для обучения.
Молодой птице важно во время вокальных упражнений слышать саму себя. После того как амадина прослушала песню взрослого наставника, биологи включили белый шум громкостью 100 децибелов, который заглушал ее собственный голос. В таком режиме птица обучалась плохо и не получила никакого удовольствия. Более того, во время ночного сна не возникало изменений в активности нейронов. Это доказывает, что для обучения необходима обратная связь. Песня наставника -- это образец, шаблон, который использует птица-ученица. Свое собственное пение она сравнивает с этим шаблоном. Возможно, именно во время сна происходит такое сравнение на нейронном уровне, и ошибки исправляются.
Интересно, что зона ночной активности нейронов, акропалиум, не связана со слуховой информацией в течение дня. По-видимому, во время сна мозг интегрируется и разные его области привлекаются для обработки одной и той же сенсорной информации.
Обучение песне, по мнению ученых, в общих чертах можно сравнить с обучением языку. Поэтому певчих птиц нередко используют как модель для изучения каких-то общих закономерностей.
Что касается влияния сна на обучение, этот вопрос ранее изучался как на лабораторных животных, так и на человеке. Испытуемые, которым после предъявления информации давали спать, усваивали эту информацию гораздо лучше, чем те, которым спать не давали. Время сна, особенно так называемого быстрого сна, когда мозг особенно активен и человека посещают сновидения, после обучения удлиняется. А лабораторные крысы, которых обучали каким-то навыкам, а потом лишали сна, наутро не могли вспомнить нужное действие.
Специалисты по сну полагают, что именно во время сна происходит консолидация памяти, переход ее в долговременную форму, предназначенную для длительного хранения. В долговременную память вовлекаются экспрессия генов и синтез новых белков. Правда, до сих пор ученые не пришли к единому мнению о том, какая стадия сна, медленная или быстрая, важнее для памяти.