Nowe badanie wyjaśnia, w jaki sposób mózg papugi pomaga naśladować ludzkie słowa.
Nagrywając po raz pierwszy aktywność mózgu papugi, gdy wydawali dźwięki, zespół badawczy w NYU Grossman School of Medicine stwierdził, że ich mózgi generują wzorce widziane wcześniej u ludzi podczas mówienia.
Opublikowane online 19 marca w czasopiśmie Nature, badanie zmapowało aktywność grupy komórek nerwowych w mózgu ptaka zwanego centralnym jądrem przedniego Arkopalum (AAC), o której wiadomo, że silnie wpływa na mięśnie w narządach wokalnych. Stwierdzono, że różne grupy komórek AAC wytwarzają dźwięki podobne do spółgłosek i samogłosek.
Kiedy śpiewają papugi, niektóre komórki stają się aktywne na określonych boiskach, takich jak naciskanie klawiszy na fortepianie, z nowo odkrytym wzorem przypominającym organizację ludzkiej mowy. Na podstawie swoich ustaleń naukowcy sugerują, że ludzie i papugi – w przeciwieństwie do jakichkolwiek innych badanych zwierząt – mają podobny związek między wyższą aktywnością mózgu a produkcją dźwięku.
„Ważnym sposobem na opracowanie nowych metod leczenia zaburzeń mowy jest znalezienie modeli zwierzęcych, które mogą oferować nowe wgląd w procesy mózgu związane z mową”-powiedział, drogi autorka, Michael Long, Michael Long, Thomas i Suzanne Murphy w Departamencie Neuronauki i Wydział w Instytucie Neuronacjusza Translacyjnego, w NYU Langone Health. „Procesy mózgu odkryte w papugach mogą pomóc w wyjaśnieniu mechanizmów zaburzeń komunikacyjnych dotyczących milionów Amerykanów”. Należą do nich apraksja (ruchy mowy w planowaniu problemów) i afazję (trudności w tworzeniu języka), które mogą wynikać z urazu spowodowanego udarem mózgu.
Tajemnica ludzi i papugi
Naukowcy twierdzą, że „niesamowicie elastyczny” język mówiono poprzez delikatne wzorce w ludzkim mózgu. Aby ustalić, czy wzorce są unikalne dla ludzi, zespół badawczy przeprowadził pierwsze nagrania mózgu w AAC Budgiergarze, rodzaj małej papugi, która może naśladować setki ludzkich słów.
Część wyników badania koncentrowała się na kontrastu między mózgiem Budgierga i Zebry Finch, gatunku ptaków śpiewających, o których wiadomo, że wytwarza złożone wokalizacje. Podczas gdy oba gatunki mogą naśladować dźwięki przy użyciu dedykowanych obszarów mózgu, a także wyspecjalizowanych narządów wokalnych, tylko papugi mogą wytwarzać ludzkie słowa.
Zęba Zebra wymaga ponad 100 000 prób ćwiczeniowych, aby nauczyć się sztywnej piosenki, a eksperymenty potwierdzają, że jej mózg ustanawia stały wzór aktywności poprzez staranny proces prób i błędów. Natomiast papugi – jak ludzie – mogą szybko dostosować swoje zachowanie wokalne. Badanie wynika, że używając wewnętrznej „klawiatury wokalnej”, uczą się elastyczne ponowne wykorzystanie i twórczo rekombinacja poleceń motorycznych w celu osiągnięcia różnych dźwięków.
Idąc naprzód, zespół badawczy planuje zbadać wyższe funkcje mózgu, które decydują „które klawisze fortepianowe zostaną naciśnięte” poprzez nadchodzące sygnały do AAC. Odkrywanie tych procesów może rzucić światło na wyższe zdolności poznawcze u ludzi, a także na strategie wzbogacające modele sztucznej inteligencji za chatbotami (duże modele językowe).
„Nasze wyniki potwierdzają, że neurony AAC systematycznie reprezentują wysokość głosu i wywierają nad nim precyzyjną kontrolę, a ten system wykazuje bezprecedensowe podobieństwa z aktywnością ludzkiego mózgu” – mówi główny autor Zetian Yang, uczony doktora w laboratorium dr Long. „Praca ta ustanawia zatem ten spadek jako kluczowy nowy model do badania kontroli motorycznej mowy”.
Badania zostały wsparte przez finansowanie współpracy Simons na globalnym mózgu.