ゼブラフィンチズドリームアリトルドリームオブメロディ

シマウマのフィンチは歌がとても上手で、彼らは睡眠中にそれをすることができました。 そして、科学者によると、彼らはすべてを行います：眠りに落ちると、キンカチョウは脳の領域を発火させ、覚醒時のさえずりを模倣する方法で声帯を振動させます。

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過去20年で、科学者たちは、睡眠がキンカチョウの歌学習レパートリーの重要な部分であることを発見しました。 フィンチはベルトアリアではありません。 その代わり、彼らは思春期に歌を学び、大人の家庭教師の監督の下で練習し、いじくり回します。 チューターは生徒たちのために辛抱強く口論し、生徒たちは自分の仮の発声をします。 自分の声を聞くことは、小さなシマウマのフィンチが音符と音節を自分でテストするための重要な要素のようです。

確かに、練習すれば完璧になりますが、さらに重要なことはありますか？ おやすみなさい。

学校での厳しい一日の後、各キンカチョウは頭の中で音楽を聞きながらベッドに向かいます。そのため、毎日の練習セッションで発生するのと同じパターンで脳がちらつきます。 声帯も振動しますが、音は出ません。鳥は、可聴ノイズを生成するのに十分な空気を喉に押し込めません。

研究者たちは、鳥は事実上、歌を夢見ていると理論付けている。睡眠歌よりも睡眠同期が多い。 これは、家庭教師から学んだ教材の結晶化と再形成に大きく関係している可能性があります。これは、人間が記憶や情報を長期保存にスヌーズすることに匹敵する現象です。 午前中、フィンチはグロッキーで混乱して目を覚まし、前日よりわずかにまとまりがなくなりますが、時間の経過とともに歌が良くなります。

科学者たちは、鳥がどのように睡眠を使って歌を学ぶかを研究することが、人間の言語習得の神秘的なプロセスを理解するのに役立つと考えています。 人間の発話のように、鳥のさえずりのメロディーは複雑で複雑であり、人間のものと非常によく似た脳の経路と筋肉さえも活性化します。

しかし、眠っているシマウマフィンチの夢の景色を研究するのは簡単なことではありません。鳥を起こして尋ねるようなことはできません。 これらの眠気のある鳥の頭脳の内部の働きをよりよく理解するために、ブエノスアイレス大学のガブリエル・マインドリンの研究グループは、音楽の指揮系統をさらに一歩進めることにしました。 脳は行動を制御しますが、両者の間には筋肉質の仲介者がいます。 脳のパターンを本格的なセレナーデに変換するには、まず鳥の声器官が行進命令を実行する必要があります。 鳥のさえずりの力学を研究する生物物理学の教授であるMindlinは、同僚と協力して、関与する筋肉の活動を直接測定するシステムを設計しました。

前の研究で、彼の研究チームは、ユタ大学の科学者と協力して、キンカチョウが脳内の歌のような活動と同期して声の筋肉を動かすことを発見しました。鳥の旋律の崇拝に。

「今では一度に1つの[脳]セルを見る代わりに、システム全体の出力を見ることができます。これは非常に刺激的です」 30年。 Margoliashは、以前Mindlinのグループと協力していましたが、これらの研究には関与していませんでした。

また、睡眠はリハーサルの時間ではなく、鳥に新しい曲を静かに即興で演奏する機会を与える可能性があることも判明しました。 鳥の声の筋肉は夜にフリッツにわずかに移動するように見え、昼間の台本にこだわらない静かな歌を構成します。 この新しい研究は、脳の以前の研究ではできなかった変化を捉えることができ、シマウマがうなずくと音楽の心が蛇行することを示唆しています。

Mindlinにとって、これは非常に大きかった。 「今、脳を必要としないモデルがあります」と彼は言います。

先週、2つの新しい研究で、Mindlinのグループは彼らの研究を拡大しました。 両方の研究は、眠っている鳥の脳のより多くの秘密を解き明かすことを期待して、科学者がフィンチの声の筋肉を研究する方法に焦点を合わせています。

まず、マインドリンの監督下で働いている物理学者のフアン・ドップラーが率いる科学者たちは、鳥の筋肉の研究をもっと簡単にしたかったのです。 筋肉に焦点を当てることは、居眠りのセレナーデのメカニズムを捉えるより直接的な方法かもしれませんが、それでも簡単ではありません。 科学者が複数の筋肉に電極を取り付けることができるように、成体のキンカチョウは手術を受けなければなりません。

ただし、これらの筋肉は、歌の制作の個々の側面（たとえば、生成される音のピッチ）を直接制御するものと理解されていますが、一緒に動作する必要もあります。 歌の周波数を制御することが知られている注射器腹部と呼ばれる特に重要な筋肉を含む、いくつかは物理的に接続されています。

チームは、複数の筋肉を測定する従来の技術とほぼ同じくらい正確に、腹部注射器の活動を測定するだけで、鳥のさえずりのダイナミクスを確実にキャプチャできることを発見しました。 予想通り、筋肉の活動には周波数に関する情報が含まれていましたが、音楽モチーフがいつ開始および停止するかを70％以上の精度で予測することもできました。

「私たちは、脳とニューロンに完全に焦点を合わせることから離れており、神経系の情報が処理される生体力学にも注意を払っています」とドップラーは言います。 「これは強力なアイデアです。 場合によっては、生体力学を調べることで、神経系でそれほど明確ではない洞察を得ることができます。」

ジャーナルChaosに記載されているドップラーのシンプルなシステムを使用すると、研究者は鳥の夢の歌をより簡単に研究できます。 さらに、この強力な筋肉のメカニズムを理解することは、音声システムが機能ユニットとしてどのように機能するかを知ることもできます。

「筋肉の特徴は本当に滲み出ます」と、キンカチョウで歌の学習を研究したデューク大学の神経生物学者、キャサリン・チダは言います。 「筋肉は主にシステムの機能的ドライバーではないという事実にもかかわらず、多くの異なる機能の単一の筋肉から読み出し値を取得できます。」 「高品質」方法論の研究。

2番目の研究では、Mindlinのグループの物理学者でもあるAlan Bush率いるチームが、睡眠中に自分の歌のバージョンを演奏することで、鳥を操作して声の筋肉を曲げることができることを発見しました。 ブッシュは、筋肉が眠りの中で実際にどのように発火したかのパターンを研究することに熱心でした。 彼にとって、ボーカルオルガンは、脳の一連のマスターインストラクションを実行する単なる人形ではなく、脳と行動の間の創造的な連携であり、最終製品に独自の機能を追加する可能性があります。 「システムの複雑さの多くは、実際には筋肉がある周辺から来ています」と彼は説明します。

ブッシュと彼の同僚は、筋肉が活動に引き込まれたとき、それらがオールオアナッシングで振る舞うことを発見しました。 曲をトリルして自分自身の断片を再生すると、鳥の筋肉が確実にひきつります。 ラボでリミックスされたこれらの歌の合成バージョンでさえ、時として声器官の反応を引き出す可能性があります。 多くの場合、筋肉はまだ静止していましたが、屈曲するようになると、発声の完全な発火シーケンスを実行します。

科学者たちは、この知識が音楽の筋肉がどのように行動に駆り立てられるかを研究する新しい方法を開くと言います。

手術の侵襲性のため、Mindlinと彼のチームは成体のキンカチョウの筋肉反応をテストすることしかできませんでした。 しかし、より高度な技術を使用した将来の実験により、ヒナの夢の状態が明らかになる可能性があります。 このような発見は、思春期のシマウマが家庭教師の教えでおもちゃをフィンチする方法に関する以前の研究を裏付け、睡眠中に自分の個人的なタッチを追加する可能性があります。 しかし、すでにメロディを習得している大人にとって、これはどのような目的に役立つでしょうか？

Margoliashは、専門知識を維持することだと考えています。 「非常に高いレベルの精度を達成したい場合、そこに到達するために努力し、そこにとどまるために練習する必要があります」と彼は説明します。 「ゼブラフィンチと人間は、私たちが達成するパフォーマンスの品質を維持するために練習する必要があります。」

いつか、神経科学と生物物理学を組み合わせた力で、科学者は実際に眠りの歌をより深く掘り下げることができるかもしれません。 テクノロジーはタスクに追いついていませんが、日を追うごとに強力になっています。 それまで？ 夢を見続ける。