: 15.05.2024
Певчие птицы с поврежденным мозгом вернули себе способность петь
Повреждения головного мозга – инсульт или травмы – в зависимости от очага поражения ведут к параличам, нарушениям работы тех или иных органов, снижению умственных способностей. В нетяжелых случаях вернуть утраченные функции обычно удается, хотя и не совсем понятно, каким образом это происходит. Недавно ученые смогли изучить процесс восстановления поврежденного мозга у певчих птиц
Головной мозг – очень пластичный орган, и в плане восстановления повреждений он способен на многое, хотя о механизмах этой реконструкции известно пока недостаточно.
Чтобы больше узнать о «регенеративных» возможностях мозга, исследователи из Калифорнийского технологического института и Вашингтонского университета Сиэтла (США) провели эксперименты на небольших певчих птицах – зебровых амадинах. Способность петь определенную песню у них не врожденная – птицы в течение 2–3 месяцев учатся, слушая пение отца. В результате их мозг «запрограммирован» на копирование конкретного, специфичного для вида набора звуков.
Зебровые амадины поют одну и ту же песню всю жизнь, даже если их мозг претерпевает изменения в результате травмы, болезни или просто старения. Как они это делают?
В ходе эксперимента исследователи повреждали в мозге взрослых птиц верхний вокальный центр (hіgh vocal center, HVC) – область, которая «кодирует» звуки и порядок их воспроизведения, что имеет решающее значение для пения. Было известно, что при полном удалении этого отдела амадины навсегда прекращают петь, но при частичном поражении такая способность восстанавливается через какое-то время.
Когда в HVC ввели вектор, несущий генетическую информацию для синтеза белка, нарушающего работу нервных клеток, то пораженными оказались около 70% нейронов этой области. В результате звуки, которые стали издавать птицы, лишь отдаленно напоминали песню. Однако примерно через неделю после инъекции пение начало восстанавливаться, а через полмесяца уже было похоже на оригинальное.
В следующем эксперименте амадинам после повреждения мозга не давали петь в течение 10 дней – на них надевали приспособления, не позволявшие принять нужную для пения позу. Но когда их сняли, то уже за первый час акустические показатели пения восстановились примерно на 56%, а еще через 2–3 дня – полностью.
Что же произошло? В период молчания птицы не только не имели возможности тренироваться в пении, но и не слышали никаких других песен, так что не могли выучить песню заново. Скорее всего, их мозг самостоятельно «перепрограммировался», получив доступ к памяти об исходной песне.
Известно, что большая часть нейронов HVC не активируется при пении, что указывает на их избыточность. Ученые предположили, что среди оставшихся неповрежденными 30% нейронов HVC произошла реструктуризация нейронных сетей – образовались новые или усилились уже имеющиеся связи между нервными клетками.
При этом в случае, когда птицы не имели физической возможности петь, они, возможно, «пели» во сне, что облегчило перестройку нейронных сетей. Ученые планируют проверить это предположение, исследуя активность мозга спящих птиц с поврежденным HVC.
Эти наблюдения могут быть важны для понимания механизмов, с помощью которых мозг обеспечивает долгосрочное сохранение информации и поведенческих «образцов», а также восстанавливает свои функции после заболеваний или травм.
Публикации по теме:
Генетики «редактируют» родословное древо птиц
: 15.05.2024 
