Tłumienie ekspresji genu związanego z autyzmem w niewielkiej części mózgu u dorosłych samic zebry sprawia, że ​​ptaki są mniej niż zwykle zainteresowane śpiewem samców zeberek – wynika z nowych badań.

Odkrycia sugerują, że gen FOXP1 jest zaangażowany w motywację do słuchania komunikacji społecznej innych członków własnego gatunku.

Zmiany w genie FOXP1 u ludzi są związane z zaburzeniami językowymi i autyzmem. Ptaki śpiewające stały się modelami do badania genów i ścieżek nerwowych zaangażowanych w naukę języka, ponieważ należą do nielicznych grup zwierząt, które wykazują zdolność uczenia się wokalnego: młode ptaki uczą się śpiewać, słuchając i naśladując dorosłego ptaka, podobnie jak dzieci uczą się mówić poprzez słuchanie i naśladowanie innych. Wśród zięb zebry śpiewają tylko samce, a FOXP1 ma kluczowe znaczenie dla nauczenia się ich piosenek.

Paski piosenki: Samice zięb zebry nie śpiewają, ale zapamiętują piosenki, które usłyszały we wczesnym okresie życia.

Większość wcześniejszych badań nad FOXP1 i pokrewnymi genami u ptaków śpiewających koncentrowała się na integracji sensomotorycznej i motorycznych aspektach tworzenia pieśni, mówi badacz Simon Fisher, dyrektor Instytutu Psycholingwistyki im. Maxa Plancka w Nijmegen w Holandii. Badanie samic ptaków „umożliwiło wykrycie potencjalnego wpływu zakłóceń FOXP1 na aspekty sensoryczne; ujawniło to konsekwencje dla uczenia się słuchowego, obejmujące percepcję i zachowania motywacyjne oraz niezależne od produkcji motorycznej aspekty piosenki” – mówi.

Achociaż samice zięb zebry nie śpiewają, tworzą wspomnienia piosenek usłyszanych we wczesnym okresie życia. W nowym badaniu naukowcy wykorzystali genetycznie zmodyfikowany wirus do tłumienia ekspresji FOXP1 zarówno u młodych, jak i dorosłych samic zeberki, przed i po fazie wrażliwej na zapamiętywanie piosenek. Dostarczyli leczenie do jednego z dwóch obszarów mózgu, które przyczyniają się do przetwarzania słuchowego i zapamiętywania piosenek i mają wysoki poziom ekspresji FOXP1: HVC lub mezopalium ogonowo-przyśrodkowe (CMM).

Jako dorosłe ptaki pokazały swoje preferencje słuchowe, dziobiąc dwa elektroniczne przyciski w klatce. Jeden przycisk uruchamiał odtwarzanie piosenki śpiewanej przez ojca ptaka, a drugi odtwarzał piosenkę o podobnej charakterystyce, jakiej ptak nigdy wcześniej nie słyszał.

Zeberki są ciekawskie i towarzyskie, a niektóre z nich samodzielnie zorientowały się, jak działa odtwarzanie piosenki, mówi badacz Fabian Heim, doktor habilitowany w Instytucie Inteligencji Biologicznej im. Maxa Plancka w Seewiesen w Niemczech. Inni potrzebowali kilku sesji treningowych, czasem z ziarnem prosa — ulubionym jedzeniem — przyklejonym taśmą do guzików, aby wzbudzić ich zainteresowanie.

„Naprawdę widać, kiedy kliknie”, mówi Heim, który prowadził tę pracę jako doktorant w laboratorium Kathariny Riebel na Uniwersytecie Leiden w Holandii. „Gdy tylko to dostaną, szaleją”.

Wszystkie 96 samic ptaków w badaniu nauczyło się dziobania i wolało słuchać znanej piosenki, niezależnie od tego, czy, kiedy i gdzie FOXP1 został zmanipulowany w mózgu, naukowcy poinformowali w zeszłym miesiącu w eNeuro. Ale ptaki, które doświadczyły tłumienia ekspresji FOXP1 w HVC, gdy dorośli ogólnie mniej dziobały guziki i miały słabszą preferencję dla znanej piosenki.

Preferencje dziobania: Ciekawskie i towarzyskie samice zeberek szybko uczą się dziobać elektroniczny przycisk uruchamiający odtwarzanie śpiewu samca ptaka.

Fakt, że ptaki mogły się uczyć i nadal miały znaczną preferencję dla znajomej piosenki, sugeruje, że problemy z motywacją, a nie z uczeniem się lub słyszeniem, wyjaśniają wyniki, mówi Heim.

„To dość zaskakujące odkrycie” — mówi Jon Sakata, profesor biologii na Uniwersytecie McGill w Montrealu w Kanadzie, który nie był zaangażowany w te prace, o związku badania między FOXP1 a motywacją. „To zupełnie inne podejście do FOXP1”.

THeim mówi, że badacze spodziewali się większego efektu zmiany FOXP1 u młodych niż u dorosłych ptaków. Podejrzewa, że ​​u młodych ptaków inne pokrewne geny mogą kompensować niższą aktywność FOXP1.

Badanie z 2021 roku wykazało, że tłumienie ekspresji FOXP1 w HVC upośledza zdolność młodych samców zięb zebry do kodowania wspomnień związanych z piosenkami. Nowa praca „opiera się i dalej rozszerza” te odkrycia, mówi Constantina Theofanopoulou, profesor nadzwyczajny w Hunter College na City University of New York, która nie była zaangażowana w żadne z badań. U młodych samic tłumienie ekspresji FOXP1 w HVC nie wpływa na motywację do słuchania. „Jeśli to samo dotyczy młodych samców zięb, to przynajmniej zawęziliśmy listę” tego, na jakie aspekty uczenia się śpiewu wpływa FOXP1, mówi.

Ale w nowym badaniu motywacja ptaków do słuchania została oceniona po wrażliwym okresie na zapamiętywanie piosenek – więc eksperyment może nie rzucić światła na procesy zachodzące podczas uczenia się śpiewu, mówi Sakata.

Mimo to badanie ilustruje użyteczność badania płci nieśpiewającej, mówi Sarah Woolley, profesor biologii na Uniwersytecie McGill, która nie była zaangażowana w prace. Samice zięb zebry słuchają piosenek, aby analizować relacje społeczne między innymi ptakami w stadzie i identyfikować obiecujących zalotników, dzięki czemu mogą pomóc w wyjaśnieniu szczegółów komunikacji społecznej. „Wiemy, że samice ptaków są naprawdę dostrojone do tego rodzaju sygnałów” – mówi Woolley.

Samo porównanie reakcji ptaka na śpiew ojca z nieznanym, jak w obecnym badaniu, może nie w pełni obejmować te subtelności, mówi Woolley. Heim ma również dane na temat wpływu tłumienia FOXP1 na różne inne zdolności poznawcze samic ptaków, które zamierza opublikować w przyszłości, mówi.

Cytuj ten artykuł: