Mekanisme telah ditemui di otak burung yang menghalang latihan semula apa yang dipelajari • Alexander Markov • Berita sains mengenai "Unsur" • Neurobiologi, Ornitologi

Mekanisme ditemui di dalam otak burung yang tidak membenarkan latihan semula

Rajah. 1. Seorang lelaki dewasa zakar mengajar lelaki muda untuk bernyanyi dengan baik. Bingkai dari video yang dilampirkan pada artikel yang sedang dibincangkan diSains

Ahli sains saraf Amerika telah menemui satu mekanisme yang tidak membenarkan nomad zebra untuk melatih semula unsur-unsur lagu yang telah mereka pelajari. Peranan penting dalam pembelajaran menyanyi dimainkan oleh neuron premier pusat vokal atas (HVC), yang aktif bekerja dengan lelaki muda ("pelajar") sambil mendengar lagu lelaki dewasa ("guru"). Pada lelaki dewasa, neuron ini berhenti bertindak balas terhadap bunyi lagu orang lain. Walau bagaimanapun, ternyata, titik di sini tidak begitu banyak pada usia, tetapi dalam tahap kemahiran vokal pelajar dan dalam perencatan aktif kerja-kerja neuron perdana HVC oleh neuron lain di rantau otak yang sama. HVC memintas neuron menghantar isyarat perencatan kepada neuron premis apabila memainkan unsur-unsur lagu guru yang pelajar itu dapat bermain dengan baik, dan jangan lakukan itu jika tril itu belum dikuasai oleh pelajar. Sekiranya mamalia juga mempunyai mekanisme yang sama, maka penemuan ini membolehkan masa depan untuk belajar bagaimana mengatasi ketidakmampuan pemikiran.

Rasuk zebra adalah objek yang mudah untuk mengkaji mekanisme pembelajaran neurologi. Laki-laki dari burung-burung ini pada masa muda mereka secara aktif belajar menyanyi, mendengar nyanyian para penatua mereka (Rajah 1). Para saintis telah berjaya mengenal pasti bahagian utama otak yang terlibat dalam proses ini. Telah ditunjukkan bahawa untuk pembelajaran yang berjaya, kerja-kerja neuron premis pusat vokal atas (HVC) adalah perlu. Neuron ini menerima isyarat dari bahagian auditori otak dan menghantar impuls saraf ke nukleus arcopallium (Robust nucleus arcopallium, RA); beras 2

Rajah. 2 Jabatan otak burung terlibat dalam menyanyi dan mengajarnya. Dalam artikel yang dibincangkan dalam Bahasa Malaysia Sains Dua jabatan yang ditunjukkan dalam rajah dipertimbangkan: "pusat vokal atas" () dan teras arcopallium (nucleus robust arcopallium, RA). Skim dari artikel: F. Nottebohm, 2005. Asas Neural Burung

Dalam eksperimen dengan burung di bawah anestesia, telah ditunjukkan bahawa neuron prisons lelaki HVC bertindak balas dengan menghasilkan potensi tindakan untuk menyanyi lelaki lain. Jika anda menghalang kerja neuron ini, lelaki muda tidak akan belajar menyanyi.

Dalam satu kajian baru, hasilnya diterbitkan dalam terbitan jurnal terkini Sains, Pakar sains saraf Amerika mendedahkan butiran mengenai proses pembelajaran yang tidak diketahui sebelum ini.Kali ini percubaan dilakukan dengan lelaki yang terjaga, yang telah ditetapkan dengan hati-hati supaya mereka tidak bergerak semasa eksperimen. Melalui lubang-lubang kecil di dalam tengkorak, mikroelekrod ditanamkan ke dalam burung-burung dalam neuron-neuron HVC yang terdahulu, akson yang pergi ke RA. Ini membolehkan untuk memantau, pertama, aktiviti neuron ini sendiri (potensi tindakan yang dihasilkan oleh mereka, iaitu, "keluaran" isyarat dari HVC kepada RA direkodkan), dan kedua, isyarat input dari neuron lain yang mereka terima. Isyarat sedemikian adalah dua jenis: merangsang dan menghalang. Mereka membawa kepada penemuan saluran ion tertentu dalam membran neuron dan berlakunya arus elektrik (aliran ion), yang cenderung sama ada melemahkan atau meningkatkan polarisasi membran, yang seterusnya, sama ada meningkatkan atau mengurangkan kemungkinan bahawa neuron akan menjana potensi tindakan.

Sebagai permulaan, para penulis melihat bagaimana neuron perdana HMV lelaki berumur yang berbeza bertindak balas terhadap lagu lelaki dewasa. Ternyata dalam pendengar muda ini neuron bertindak balas terhadap bunyi lagu itu, tetapi pada orang dewasa mereka tidak. Lebih-lebih lagi, pada lelaki muda, pada uji bakat berulang, mereka berulang kali "menembak" berulang kali pada momen yang sama, tegas yang ditakrifkan sesuai dengan unsur-unsur tertentu lagu.Neuron RA yang menerima isyarat dari HVC juga bertindak balas dengan ini dengan menghasilkan impuls saraf. Nampaknya, aktiviti ini adalah asas pembelajaran.

Sekarang adalah perlu untuk mengetahui mengapa, pada lelaki dewasa, neuron premortasi HVC tidak bertindak balas terhadap bunyi lagu orang lain. Mungkin mereka berhenti menerima isyarat input dari pusat pendengaran? Walau bagaimanapun, andaian ini tidak disahkan: pengukuran arus postsynaptic yang mengujakan (arus pengujaan) menunjukkan bahawa isyarat excitatory pada bunyi lagu yang kerap tiba di neuron perdana HVC dalam semua lelaki, tanpa mengira usia.

Kenapa neuron pada lelaki dewasa berhenti bertindak balas terhadap isyarat ini? Ia adalah logik untuk menganggap bahawa brek aktif terlibat di sini. Ini disokong oleh hakikat bahawa, pada pandangan pertama, ia bertentangan dengan hasil yang dibincangkan, yang terdahulu dalam eksperimen terhadap burung di bawah anestesia, menunjukkan bahawa bunyi lagu itu mencetuskan reaksi HVC neuron prisma pada lelaki dewasa juga. Penulis menyatakan bahawa anestetik yang digunakan untuk meletakkan burung tidur dalam eksperimen ini, urethane (lihat Ethyl carbamate), menghalang penghantaran isyarat perencatan di otak, menghalang kerja-kerja neurotransmitter yang paling penting GABA.

Untuk menguji hipotesis hambatan, penulis memperkenalkan HVC lelaki dewasa sebagai bahan yang menghalang reseptor GABA, gabazin, dan memeriksa bagaimana neuron perdana HVC akan bertindak balas terhadap bunyi lagu tersebut. Andaian telah disahkan: selepas prosedur ini, neuron pada lelaki dewasa mula bertindak balas dengan lagu dengan cara yang sama seperti pada anak-anak muda.

Oleh itu, tindak balas neuron perdana HVC kepada bunyi lagu (dan, oleh itu, proses pembelajaran) tidak bergantung kepada isyarat excitatory yang datang dari pusat pendengaran (isyarat ini datang pula), tetapi pada kehadiran atau ketiadaan isyarat yang menghalangi.

Eksperimen-eksperimen selanjutnya menunjukkan bahawa sumber isyarat-isyarat ini adalah neuron-interaksi antara rektum otak yang sama (HVC). Benar, gambaran keseluruhan tindak balas mereka terhadap bunyi lagu itu ternyata rumit dan mengelirukan, dan dengan umur burung ia tidak disambung (sekurang-kurangnya tidak secara langsung, dengan cara yang mudah dan jelas).

Tetapi penulis masih berjaya mencari pola yang penting dalam kekacauan ini. Mereka berpendapat bahawa rasa hambatan mungkin untuk menghentikan latihan apabila lelaki itu telah belajar menyanyi dengan baik.Akhirnya, anda tidak boleh membina semula litar neural anda selama-lamanya dan belajar semula setiap kali anda mendengar lagu jiran baru. Sekiranya kemahiran itu telah diperoleh dan dibawa ke tahap keberkesanan yang boleh diterima, maka ia perlu diperbetulkan dan tidak lagi menyentuh. Mungkin ini menyempitkan cakrawala dan menjadikan pemikiran anda agak lengai, tetapi ia menjamin pemeliharaan pengetahuan yang diperoleh.

Untuk menguji andaian ini, penulis membandingkan kerja neuron intercalary HVC dengan bunyi lagu dengan kemahiran nyanyian pendengar. Hipotesis itu disahkan dengan cemerlang. Ternyata intensiti tindak balas neuron intercalary HVC terhadap bunyi lagu, serta tahap konsistensi impuls dengan unsur-unsur tertentu lagu, semakin tinggi semakin baik lelaki mereproduksi lagu guru.

Oleh itu, jika lelaki itu telah belajar menyanyi dengan tepat sebagai seorang guru, maka HVC memintas neuron pada bunyi lagu ini menghantar isyarat perencatan kepada neuron premis, dan oleh itu mereka tidak bertindak balas terhadap bunyi, walaupun mereka masih menerima isyarat perangsang dari otak pendengaran. Akibatnya, lelaki yang sudah belajar menyanyi dengan baik, tidak lagi belajar seni ini.

Lagu lelaki zebrovaya lelaki terdiri daripada beberapa elemen yang berbeza – "suku kata".Pada masa yang sama, lelaki tidak mengajar seluruh lagu secara keseluruhan, yang merupakan satu dan tidak dapat dibahagikan, tetapi mereka menyusun suku kata pada gilirannya, latihan panjang dan menggilap setiap suku kata. Oleh kerana diperhatikan bahawa tindak balas pelbagai neuron HVC (kedua-dua premis dan interkalari) hanya terhad kepada tempat yang ditakrifkan dengan tegas, penulis mencadangkan bahawa perencatan mungkin terpilih: treler yang telah diajar merangsang aktiviti neuron interkalari, dan mereka yang belum dikuasai menindasnya.

Untuk memeriksa ini, rakaman dibuat dua lagu tiruan yang terdiri daripada satu atau dua suku kata (mereka secara konvensional dipanggil A dan B), dipotong dari lagu sebenar. Lagu buatan pertama mempunyai bentuk AAAA, yang kedua – ABAB. Lelaki muda yang tidak terlatih telah diberi pertama untuk mendengar lagu pertama. Hasilnya, mereka dilatih untuk menghasilkan semula suku kata A, dan suku kata B tetap tidak dikenali kepada mereka. Kemudian mereka kehilangan lagu kedua, mendaftarkan karya neuron semasa mendengar. Hasilnya ditunjukkan dalam Rajah. 3

Rajah. 3 Hasil eksperimen dengan lagu buatan dua suku kata. A – skim latihan. Pertama, lelaki yang tidak terlatih bergulir lagu berkali-kali, hanya terdiri daripada suku kata A (Tutor 1). Akibatnya, pelajar mempelajari suku kata ini.Kemudian, pembelajaran bermula dengan lagu kedua, yang terdiri daripada suku kata bersilih ganti A dan B (Tutor 2). Pada mulanya, murid mereproduksi suku kata A dengan suku kata yang tidak baik dan kurang baik, dan kemudian mula mereproduksi kedua-dua suku kata dengan baik. Pada tahap pembelajaran yang berlainan, karya neuron direkodkan semasa mendengar lagu. B – fonogram prestasi suku kata A dan B oleh guru (Tutor) dan murid (Murid) pada peringkat pertama latihan, apabila suku kata pertama sudah dipelajari, dan yang kedua belum lagi. C – graf yang menggambarkan kesamaan silabus A dan B yang dilakukan oleh guru dan pelajar dalam peringkat pertama pendidikan D, E – sama untuk tahap kedua latihan, apabila pelajar sudah dapat melakukan kedua-dua suku kata dengan baik. F – Aktiviti neuron intercalary HVC di otak pelajar pada peringkat pertama pembelajaran sambil mendengar lagu "ABAB". Ia dapat dilihat bahawa neuron interkalari secara mendadak menggiatkan kerja mereka apabila suku kata A. telah dipelajari oleh bunyi pelajar. H – nisbah aktiviti neuron interkalari dalam bunyi suku kata A dan B. Bulatan hitam bersesuaian dengan neuron yang kerja ditunjukkan dalam angka tersebut F. Imej dari artikel dalam perbincangan Sains

Seperti yang dijangka, semasa bunyi suku kata yang telah dikuasai A, aktiviti neuron HVC yang dimasukkan secara mendadak meningkat, dan kerja-kerja neuron premis, masing-masing, telah dihalang.Apabila suku kata yang tidak dikenali B terdengar, gambar yang bertentangan diperhatikan: aktiviti neuron interkalari berkurangan, sementara pra-motor yang semakin intensif. Apabila pelajar mempelajari suku kata B, aktiviti neuron pada bunyi kedua-dua suku kata menjadi sama.

Oleh itu, neuron intercalary HVC tahu dari suatu tempat (dari mana ia belum diketahui) yang mana unsur-unsur lagu itu telah dipelajari dan yang tidak, dan apabila suku kata belajar bunyi, mereka menghasilkan impuls yang menghalang aktiviti neuron prisons HVC. Oleh itu, proses pembelajaran disekat. Sekiranya suku kata yang belum dipelajari, neuron intercalary mengurangkan aktiviti mereka, dan kemudian neuron-premi neuron bertindak balas terhadap bunyi dengan menghasilkan impuls saraf yang dihantar ke inti arcopallium (RA), dan hasilnya, lelaki mempelajari suku kata baru.

Sudah tentu, terdapat banyak isu yang tidak dapat diselesaikan. Ia tidak diketahui dari mana neuron interkalar menerima maklumat mengenai apakah suku kata tertentu telah dipelajari atau tidak. Ia tidak diketahui berapa banyak suku kata yang berbeza yang lelaki harus belajar dan betapa sukarnya lagunya untuk berhenti belajar suku kata baru. Tidak diketahui sama ada neuron HVC dan RA terlibat dalam pembelajaran menyanyi juga terlibat dalam menyanyi sendiri (ini dianggap mungkin dengan analogi dengan neuron cermin kawasan premotor dan motor korteks mamalia, tetapi tidak terbukti).Tidak diketahui betapa meluasnya dunia hewan adalah mekanisme perencatan neuron yang bertanggung jawab untuk pembelajaran yang ditemukan di tanduk zebra. Di samping itu, pada lelaki dewasa yang bangun, neuron pramatang HVC berhenti menanggapi bunyi lagu orang lain walaupun pendengarnya tidak belajar menyanyi, dan juga tidak diketahui mengapa ini berlaku.

Banyak soalan yang tidak terjawab tidak merosot dari makna kerja yang dibincangkan. Sesuatu yang mencadangkan bahawa mekanisme "pembelajaran sekali dan untuk semua" yang luar biasa ditemui oleh pengarang, serta penentangan aktif terhadap percubaan latihan semula, bukan hanya di Amerika Syarikat. Dan kemudian kita boleh berharap bahawa penemuan mekanisme ini dan kajian selanjutnya akan membolehkan kita suatu hari untuk belajar bagaimana mengawal inertness pemikiran kita sendiri. Dalam Orang Asal, seperti yang kita lihat, sangat mudah untuk melakukan ini: anda hanya perlu memasukkan gabazin sedikit ke titik otak yang jelas. Walaupun, tentu saja, tiada siapa yang belum mengkaji kesan sampingan prosedur ini.

Sumber: Daniela Vallentin, Georg Kosche, Dina Lipkind, Michael A. Long. Tengkorak Zebra Sains. 2016. V. 351. P. 267-271.

Lihat juga tentang sirip zebra:
1) Pilihan bebas dari pasangan di faddies menyumbang kepada kelangsungan hidup anak, "Unsur", 09/22/2015.
2) Kenapa burung tidak selalu menyanyi dengan kuat?, "Unsur", 07/24/2015.
3) Burung penyamaran sarang, memilih bahan warna yang sesuai, "Unsur", 04/10/2015.

Alexander Markov


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: