24 июня 2015 года на сайте журнала PLoS ONE была опубликована статья Core and Shell Song Systems Unique to the Parrot Brain, описывающая особенности мозга попугаев, вероятно, позволяющие им имитировать звуки и даже человеческую речь. Авторы исследования, нейробиологи доктор Эрих Джарвис и доктор Мукта Чакраборти, прокомментировали эту работу для англоязычного издания ИД «ПостНаука» Serious Science.

Что произошло

В этом исследовании мы рассмотрели несколько вопросов, которым уделялось мало внимания в нашей области. Одним из основных ограничений в понимании уникальности мозга попугая было то, что до сих пор изучался только один вид — волнистый попугайчик. Мы были ограничены в понимании того, как устройство мозга различается у разных видов попугаев. В данном исследовании нам удалось получить материалы мозга восьми различных видов, в том числе африканского серого попугая, сине-желтого ара и других — тех видов, которые значительно лучше подражают человеческой речи. Виды попугаев очень разнообразны, но это не значит, что все из них хорошо имитируют человеческую речь. Нам повезло получить эти образцы мозга, и мы хотели посмотреть, что было уникальным и что различалось в разных образцах.

Вторым вопросом было то, что, несмотря на исследования, проведенные в последние 30–35 лет в области нейробиологии певчих птиц, не было выявлено существенных различий между звуковыми системами попугаев, певчих птиц и колибри. Таким образом, мы объединили множество данных из нескольких исследований, которые были проведены в последние 20–25 лет, и работу, проделанную моим консультантом доктором Е. Джарвисом еще в 2000-х годах, а также обратились к исследованиям 1980 года, чтобы скомбинировать все эти публикации и прийти к более детальному пониманию того, как именно звуковая система попугаев отличается от звуковых систем певчих птиц и колибри.

Рекомендуем по этой теме:
2999
Звуковая коммуникация птиц

После объединения всех этих видов анализа, нескольких экспериментов, которые были проведены в нашей и других лабораториях, учитывая данные об экспрессии генов и комбинируя их с данными о нейронных связях, мы обнаружили, что попугаи обладают звуковой системой, встроенной в другую звуковую систему. И это является уникальной особенностью по сравнению со всеми другими видами певчих птиц и колибри, которые мы рассматривали, и всеми птицами, умеющими подражать.

Внутренняя звуковая система, которую мы называем корковой звуковой системой, была похожа на те, что можно найти у певчих птиц и колибри. А внешняя система, которую мы называли оболочкой, уникальна для попугаев и по размеру больше у видов, более способных к подражанию. Эти три группы птиц — попугаи, певчие птицы и колибри — единственные известные нам птицы, которые могут подражать людям, имитировать звуки нашей речи; в особенности это относится к попугаям. Все другие виды птиц, такие как орлы, филины, голуби, куры и так далее, не могут подражать.

Итак, дело в том, что попугаи, певчие птицы и колибри имеют уникальные связи в переднем отделе головного мозга, контролирующие подражание. А попугаи обладают еще и дополнительной системой по сравнению с остальными.

Предыстория

Многие исследования были проведены исключительно на певчих птицах, и одним из наиболее популярных видов певчих птиц, которые изучались, были зебровые амадины. Наша лаборатория была пионером в области нейробиологии певчих птиц.

Много работы изначально было сосредоточено на исследованиях исключительно этой певчей птицы, зебровой амадины, только потому, что она хорошо размножается в неволе. Много людей заинтересовано в изучении этого вида. Это австралийский вид, они хорошо размножаются, их можно держать в лаборатории, им можно проводить много операций на мозге. Таким образом, они являют собой податливую и послушную систему, и с ними можно провести много экспериментов. Поэтому весь консорциум специалистов по нейробиологии певчих птиц был сосредоточен на исследованиях зебровых амадин. Также проводилось множество исследований других птиц, таких как канарейки.

Итак, в истории нашей области многочисленные исследования сосредоточивались именно на этих видах, а попугаям уделялось не так много внимания. Единственным изученным видом попугаев были волнистые попугайчики — мы были ограничены в наших знаниях относительно разнообразия и различий. Некоторые из видов попугаев, образцы мозга которых нам удалось получить для этого исследования, являются вымирающими видами. В особенности попугаи кеа, обитающие в Новой Зеландии, — этот вид находится под угрозой исчезновения. Поэтому найти эти образцы было очень сложно. Нам очень повезло, что коллеги из Дании и Нидерландов предоставили нам драгоценные ткани мозга, которые позволили провести исследование и значительно продвинуть его вперед.

Рекомендуем по этой теме:
2948
Ренормализационная группа

Пока не проведен сравнительный анализ разных видов, часто бывает сложно понять механизмы поведения даже у одного. Существует множество гипотез насчет того, почему один вид имитирует звуки лучше, чем другой, и почему одни виды могут подражать другим. Они включают идеи как о бо́льших размерах мозга и большем количестве нейронов в некоторых его областях, так и о различиях в нейронных связях в мозге, различиях в регулировании определенных генов. Некоторые из них могут быть верными, но этого не узнать, если не провести сравнение разных видов. Итак, новым в этом исследовании является то, что сравнение разных видов действительно стало более полным. И выводом может стать гипотеза о том, что одной из причин этих различий может являться дополнительная звуковая система.

Перспективы

С точки зрения фундаментальной науки мы хотели бы проверить гипотезу — действительно ли эта дополнительная покрывающая звуковая система дает попугаям способность имитировать человеческую речь; изучить эти нейронные схемы, воздействовать на них, возможно, даже попытаться усилить способность птиц подражать.

Другая идея — попытаться найти генетические механизмы, вызывающие возникновение дополнительной покрывающей системы: вызвано ли это тем, что гены дублируются, или какой-то тип гена дифференциально регулируется, или же это результат какой-то мутации? Это также позволяет предположить — возможно, в человеческом мозге также есть дополнительные дубликаты связей, участвующих в вокальной коммуникации. Так что теперь мы можем перейти к сравнению мозга человека с мозгом попугая, мозгом нечеловекообразных приматов. Обладаем ли мы чем-то большим, чем попугай?

И, наконец, проект, над которым мы начали работать еще прежде этого исследования, — мы могли бы проверить нашу гипотезу и заставить эти связи самостоятельно дублироваться у некоего вида. Это значит при помощи генетической инженерии изменить нейронные связи у вида, которому несвойственна имитация, делая его способным подражать.