Для того чтобы выяснить, что координирует пение птиц, пришлось создать крохотный «холодильник» для живого мозга, замедляющий работу отдельных его участков. Поочерёдно охлаждая их, физиологи доказали, что отдельные куплеты «песни» формируются в двух голосовых центрах полушарий мозга. Затем они сводятся в единую трель в таламусе.
Даже такое, казалось бы, обычное действие, как бег или ходьба, не говоря уже о танцах, речи или рисовании, требует точной синхронизации работы десятков мышц. Какая структура отвечает за эту синхронизацию в нашем организме, для ученых во многом остаётся загадкой.
А вот в случае птиц авторам публикациив последнем номере Nature этого регулировщика найти удалось.
Им оказался голосовой центр, располагающийся в головном мозге и известный орнитологам под названием ядра HVC.
Майкл Лонг и Мишель Фи из Массачусетского технологического института выбрали объектом своего исследования зебровых амадин. Эти птички неплохо чувствуют себя в неволе, благодаря чему уже давно стали одним из любимых подопытных животных орнитологов.
Но главное, их песни как нельзя лучше подходят для изучения комплексных реакций, требующих точного чувства времени. Эти трели, продолжающиеся всего одну секунду, состоят из нескольких коротких «куплетов», разделенных паузами. И продолжительность пауз, и длительность куплетов – величины по биологическим меркам «сверхпостоянные», меняющиеся у одной особи не более чем на 5%.
Функциональная магниторезонансная томография вкупе с электроэнцефалографией немало рассказали нейрофизиологам о механизмах возникновения песен. Но даже эти методы не помогли различить, какая из двух ключевых структур контролирует пение – двигательное ядро RA или голосовой центр HVC.
Чтобы разрешить спор, учёным пришлось замедлить время. К сожалению, со скоростью света зебровые амадины не летают, поэтому эффектами специальной теории относительности в исследовании воспользоваться не удалось.
Вместо этого физиологи поочерёдно охладили упомянутые скопления нейронов и сравнили эффект заморозки на пение птиц.
Они исходили из гипотезы, что охлаждение замедляет все биологические процессы, а потому заморозка «главного» органа замедлит песню. Лонгу и Фи даже пришлось вспомнить навыки юных радиотехников и спаять небольшой элемент Пельтье, достаточный для охлаждения заданного участка на определенную температуру. Заметьте, всё это происходит в реальном времени, в мозгу живых птиц, живущих в прямом смысле этого слова припеваючи.
Полученные результаты не только вернули HVC главенствующую позицию, но даже изменили представления о возникновении песен. Как и рассчитывали ученые, песни с охлаждением замедлились – при понижении температуры на 6,5 градусов общая продолжительность трели увеличилась на 45%.
При этом птицы не просто увеличивали промежутки между куплетами, но и сами куплеты становились длиннее. Более того, все составляющие песни растягивались одинаково. Читатель может сам сравнить обычную трельи трель птицы, ядро HVC мозга которой охлаждено на 8,2oC(трели записаны Лонгом и Фи).
Так как ядер HVC два – по одному на каждое полушарие, то возник вполне закономерный вопрос о том, какое же именно играет ключевую роль.
