Летучие мыши предпочли «диалект» стаи материнскому
Биологи из Университета Тель-Авива пришли к выводу, что научение языку через социализацию характерно не только для людей, но и для других млекопитающих. Ученые показали, что молодые летучие мыши при обучении вокализации перенимают не тот «диалект», который использовали их матери, а тот, который они слышали наиболее часто при взрослении. Исследование опубликовано в журнале PLOS Biology.
Обучение языку у людей происходит путем повторения за окружающими. При этом у птиц обучение песне, по-видимому, происходит по-другому, и частично генетически детерминировано. Несмотря на то, что обычно птицы перенимают песню у конкретного учителя, мы рассказывали, что гнездовые паразиты избегают неправильного научения и узнают представителей своего вида, даже если раньше их не слышали. По этой причине исследователи изучают процесс обучения «языку» у разных млекопитающих, чтобы определить, что влияет на него больше — окружение или генетическая компонента.
Млекопитающие, которые используют вокализацию, как и люди, имеют собственные «диалекты», которые используются в разных популяциях одного вида. К примеру, египетские летучие собаки (летучие мыши вида Rousettus aegyptiacus), которые были использованы в качестве объекта в исследовании израильских ученых, очень социальны и общительны. Детеныши мышей издают высокие звуки частотой 8-15 кГц, а с возрастом частота уменьшается до 0,2-1,2 кГц. Как показали исследователи, частота издаваемых взрослым животным звуков зависит от «диалекта», принятого в окружении.
В своем предыдущем исследовании ученые показали, что животные, которых оторвали от семьи сразу после рождения, поздно начинали общаться и при этом использовали звуки той частоты, которой им проигрывали в лаборатории. В новой работе авторы повторили эксперимент, на сей раз оставив детенышей с матерью.
Исследователи отловили несколько беременных самок Rousettus aegyptiacus и рассадили их вольеры со звукоизоляцией. После рождения детенышей их разделили на три группы, в двух было по пять животных, а в третьей четыре. Матерей оставили со своими детенышами. В течение года молодым животным проигрывали звуки, имитирующие стаю мышей в 100-200 особей. Контрольной группе проигрывали «микс» из разных записей со средней частотой 564 Гц, а «опытным» группам низкочастотные звуки (менее 250 Гц) или высокочастотные (выше 1300 Гц). Исследователи в течение эксперимента четыре раза регистрировали, звуки какой частоты издают сами подопытные мыши.
В момент первой записи, через 12 недель после рождения, животные издавали хаотичные звуки без всякой закономерности. Однако к концу эксперимента у летучих мышей сформировались три четко различимых «диалекта» со смещением средней частоты издаваемых звуков в зависимости от звукового фона. Авторы работы назвали наблюдаемый эффект «обучение у толпы», тем самым подчеркнув, что для социальных животных важнее адаптироваться к «языку», принятому в сообществе, чем перенять его у конкретных учителей (например, родителей).
Ранее мы рассказывали, что у людей язык матери влияет на акустические свойства плача младенца, а дети-билингвы начинают различать языки в очень юном возрасте.
Это произошло после формирования нейронной связи между клетками циркадных часов и Dh44-нейронами
Биологи определили момент, в который циркадные часы начинают управлять циклами сна и бодрствования у личинок плодовых мушек. Оказалось, это происходит в начале третьего дня развития под влиянием новой связи между нейронами циркадных часов и клетками Dh44, которые контролируют бодрствование личинок. Кроме того, после формирования этой связи у личинок появилась долгосрочная память. Исследование опубликовано в журнале Science Advances. Циркадные ритмы у многих видов формируются еще на самых ранних этапах развития. Так, например, у млекопитающих клетки супрахиазматического ядра детеныша синхронизируют свою ритмическую активность еще во время беременности. Однако многие матери новорожденных могут подтвердить, что дети в этом возрасте редко спят ночью и бодрствуют днем — в основном их сон равномерно распределен по суткам. Исследования подтверждают, что циклы сна и бодрствования у младенцев чаще всего появляются от трех до двенадцати месяцев. До сих пор не было понятно, почему, несмотря на работу клеток циркадных часов, циклы сна и бодрствования формируются довольно поздно и как этот процесс влияет на другие функции мозга — например, долговременную память. Исследователи из университета Пенсильвании под руководством Эми По (Amy R. Poe) изучили аналогичный процесс на дрозофилах. Биологи отследили момент, в который у личинок мушек появляются циклы сна и бодрствования — это произошло в начале третьего дня развития. Чтобы понять, что именно происходит с циркадными ритмами в этот момент, исследователи изучили активность нейронов мозга у личинок. Прежде всего они проверили нейроны, которые производят нейропептид Dh44, поскольку они расположены в области циркадных часов у взрослых мушек.Для этого они создали трансгенных насекомых, у которых эти клетки синтезировали теплочувствительный ионный канал. Таким образом, когда личинок помещали в теплую среду, в Dh44-нейронах начинался ионный ток и те активировались. Оказалось, что эти клетки действительно участвуют в регуляции циклов сна: после их активации личинки на второй стадии меньше спали в течение суток (p < 0,0001). Тогда исследователи решили изучить, как активность этих клеток меняется при переходе со второй стадии личинок на третью — в момент появления ритмов сна. Оказалось, активность Dh44 не отличается на первой и второй стадии, но снижается в начале третьей. Это согласовывалось и с повышенным количеством сна у личинок в этот день: активность нейронов снизилась и они перестали оказывать свое бодрящее действие на личинок. Биологи предположили, что в этот момент Dh44-нейроны связываются с клетками, которые задают общий циркадный ритм организму мушек. Для этого они отследили нейронные связи этого мозгового центра. И действительно, при переходе со второй стадии на третью Dh44-нейроны сформировали связь с одной из клеток часов — DN1a. Ученые также подтвердили, что активация DN1a действительно «включает» Dh44 и увеличивает длительность бодрствования у личинок. Тогда исследователи решили проверить, как появление связи циркадных ритмов с циклами сна и бодрствования влияет на другие процессы в мозге насекомых. Зная, что переход памяти из кратковременной в долговременную происходят во время сна, биологи протестировали оба типа памяти у животных. Для этого они использовали стандартный для таких задач тест — проверяли, как личинки запоминают отвратительные запахи. И на второй, и на третьей стадии личинки одинаково хорошо проходили тесты на кратковременную память, а вот долговременная память появилась лишь при переходе между ними. При этом активация Dh44-нейронов, которые снижали количество сна у личинок, нарушала процессы долговременной памяти. Так, биологи не только в подробностях описали, как клетки циркадного ритма начинают контролировать циклы сна и бодрствования, но и показали, что этот процесс очень важен для развития таких сложных когнитивных функций как долговременная память. Сон и память действительно тесно связаны — депривация сна способна даже стирать воспоминания. Недавно мы писали об исследовании, в котором такие воспоминания удалось восстановить у мышей.