Οι επιστήμονες ανακαλύπτουν πώς ο εγκέφαλος του τραγουδιού ελέγχει το χρονοδιάγραμμα κατά τη διάρκεια του τραγουδιού

Σε μια πρόσφατη ανακάλυψη, οι επιστήμονες έχουν σημειώσει σημαντική πρόοδο στην κατανόηση του τρόπου με τον οποίο οι εγκέφαλοι των τραγουδιστών ελέγχουν το χρονοδιάγραμμα των τραγουδιών τους. Αυτή η ανακάλυψη έχει επιπτώσεις στη μελέτη της φωνητικής μάθησης και του λόγου στον άνθρωπο, καθώς και στην ευρύτερη κατανόηση των νευρικών κυκλωμάτων που ελέγχουν τη σύνθετη συμπεριφορά.

Τα τραγούδια, όπως τα φινίρια και τα καναρίνια της ζέβρας, είναι γνωστά για τα περίπλοκα και καλά δομημένα τραγούδια τους. Αυτά τα τραγούδια είναι απαραίτητα για την επικοινωνία, το courtship και την εδαφική άμυνα. Αποτελούνται από μια σειρά φωνητικών στοιχείων που παράγονται με αξιοσημείωτη ακρίβεια και χρονοδιάγραμμα. Κάθε στοιχείο μέσα στο τραγούδι έχει μια συγκεκριμένη διάρκεια και η ακριβής ακολουθία και η απόσταση αυτών των στοιχείων καθορίζουν τη συνολική δομή του τραγουδιού.

Για να ξεδιπλώσουν τους νευρικούς μηχανισμούς που αποτελούν τη βάση αυτού του ακριβούς χρονισμού, οι επιστήμονες επικεντρώθηκαν σε μια περιοχή του εγκεφάλου που ονομάζεται HVC (Hyperpallium, Ventrale, Pars caudalis) στον εγκέφαλο Songbird. Το HVC είναι ένα βασικό στοιχείο του φωνητικού κυκλώματος Songbird και είναι γνωστό ότι διαδραματίζει κρίσιμο ρόλο στην εκμάθηση και την παραγωγή τραγουδιών.

Χρησιμοποιώντας ένα συνδυασμό ηλεκτροφυσιολογίας, οπτογενετικής και πειράματα συμπεριφοράς, οι επιστήμονες εντόπισαν συγκεκριμένους νευρώνες εντός του HVC που ήταν ενεργοί κατά τη διάρκεια ακριβών στιγμών του τραγουδιού. Αυτοί οι νευρώνες εμφάνισαν ένα ακριβές χρονικό πρότυπο δραστηριότητας, πυροβολώντας σε συγχρονισμό με την παραγωγή συγκεκριμένων φωνητικών στοιχείων.

Περαιτέρω έρευνες αποκάλυψαν ότι αυτοί οι νευρώνες που σχετίζονται με το χρονικό διάστημα λαμβάνουν εισροές από άλλες περιοχές του εγκεφάλου που εμπλέκονται στον έλεγχο του κινητήρα και στην αισθητηριακή επεξεργασία. Αυτή η συνδεσιμότητα επιτρέπει στο HVC να ενσωματώσει τις αισθητηριακές πληροφορίες και τις εντολές κινητήρα για να παράγει τα κατάλληλα χρονικά πρότυπα φωνητικής παραγωγής.

Η ανακάλυψη αυτών των ειδικών για το χρόνο νευρώνες παρέχει κρίσιμες γνώσεις για τους νευρικούς μηχανισμούς που αποτελούν τη βάση του φωνητικού χρόνου και της παραγωγής σε τραγουδιστές. Προτείνει ότι ο ακριβής έλεγχος της νευρικής δραστηριότητας στο HVC είναι απαραίτητος για την ακριβή παραγωγή τραγουδιών και ότι οι διαταραχές σε αυτό το χρονοδιάγραμμα θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε ανώμαλες φωνητικές ενέργειες.

Τα ευρήματα αυτής της έρευνας όχι μόνο προωθούν την κατανόησή μας για τους μηχανισμούς της φωνητικής παραγωγής και της μάθησης σε τραγουδιστές αλλά και έχουν επιπτώσεις στην έρευνα του ανθρώπινου λόγου. Ο χρόνος και ο ρυθμός είναι κρίσιμα στοιχεία της ανθρώπινης ομιλίας και είναι πιθανό ότι παρόμοιοι νευρικοί μηχανισμοί μπορεί να παίζουν στον ανθρώπινο εγκέφαλο για να ελέγξουν τις χρονικές πτυχές της παραγωγής ομιλίας.

Με την εξάπλωση της νευρικής βάσης του ελέγχου του χρονοδιαγράμματος στα Songbirds, οι επιστήμονες κερδίζουν πολύτιμες γνώσεις για τους θεμελιώδεις νευρικούς μηχανισμούς που αποτελούν πολύπλοκες συμπεριφορές. Αυτή η έρευνα ανοίγει νέες οδούς για να εξερευνήσετε τα περίπλοκα νευρικά κυκλώματα που ελέγχουν τη φωνητική παραγωγή, τη μάθηση και την επικοινωνία τόσο σε τραγουδιστές όσο και σε ανθρώπους.