Các nhà khoa học tìm hiểu cơ chế của não để ca hát, học hỏi

Nghiên cứu của các nhà khoa học tại Đại học Khoa học & Sức khỏe Oregon được công bố hôm nay trên tạp chí Nature Communications .

"Đây là những đặc tính bạn cần nếu bạn muốn có một giọng hót chính xác và khác biệt của chim trống để chim mái có thể chọn loài chim nào mình muốn giao phối", đồng tác giả Henrique von Gersdorff, Tiến sĩ, nhà khoa học cấp cao cho biết. Viện Vollum OHSU. "Bạn cần một bộ não chuyên môn cao để tạo ra thứ này."

Benjamin Zemel, Ph.D., một nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại OHSU, là tác giả chính và đã tiến hành hầu hết các công trình điện sinh lý đầy thách thức liên quan đến việc sử dụng các lát não mỏng và ghi lại tế bào đơn.

Nghiên cứu cho thấy một nhóm tế bào thần kinh cụ thể biểu hiện một bộ gen điều chỉnh protein kênh ion natri. Các kênh ion này tạo ra các tín hiệu điện được sử dụng để liên lạc giữa các tế bào trong hệ thần kinh. Trong trường hợp này, tập hợp cho phép các tế bào thần kinh bắn ra các gai lặp đi lặp lại - được gọi là điện thế hoạt động - ở tốc độ và tần số cực cao khi con chim hót.

Nghiên cứu mô tả "mức tăng đột biến cực nhanh" chỉ kéo dài 0,2 mili giây - so với hầu hết các mức tăng đột biến tiềm năng hành động kéo dài từ một phần nghìn giây trở lên. Một phần nghìn giây tự nó nhanh đến mức khó tin, một phần nghìn giây.

Hơn nữa, những phát hiện còn gợi ý những con đường mới để hiểu cơ chế trong các khía cạnh khác nhau của hành vi và sự phát triển của con người liên quan đến kiểm soát vận động tốt.

Các nhà nghiên cứu cho biết tập hợp tế bào thần kinh và kênh ion liên quan đến tiếng hót của chim sẻ vằn đực gần giống với tập hợp tế bào thần kinh tương tự được gọi là tế bào Betz trong vỏ não vận động chính của não người.

Nằm trong số các tế bào não lớn nhất được biết đến ở người, tế bào Betz có sợi trục dài và dày có thể phát tán gai với vận tốc và tần số rất cao. Do đó, chúng được cho là quan trọng đối với các kỹ năng vận động tốt liên quan đến bàn tay, bàn chân, ngón tay và cổ tay.

“Hãy nghĩ về một người chơi piano,” đồng tác giả Claudio Mello, MD, Ph.D., giáo sư khoa học thần kinh hành vi tại Trường Y OHSU cho biết. "Họ suy nghĩ rất nhanh, họ phải dựa vào những ký ức và hành động được học và lưu trữ. Chơi guitar cũng vậy."

Nghiên cứu được công bố ngày hôm nay là kết quả của một cuộc trò chuyện thân mật ban đầu diễn ra vào bữa trưa tại Mackenzie Hall Café trong khuôn viên Marquam Hill của OHSU.

Mello, một nhà khoa học thần kinh hành vi đã dựa vào chim sẻ vằn làm mô hình động vật, đã biết Von Gersdorff trên mạng xã hội trong 20 năm. Vào bữa trưa một ngày trong quán cà phê, Mello mở máy tính xách tay của mình và hiển thị hình ảnh não bộ của một con chim sẻ vằn đực trẻ ở độ tuổi ngay trước khi nó biết hát, tiếp theo là hình ảnh thứ hai tiết lộ một tiểu đơn vị protein được hình thành sau con chim. đủ lớn để bắt đầu hát.

Von Gersdorff, một chuyên gia về điện sinh lý và lý sinh của tế bào thần kinh cho biết: “Một điều gì đó đáng chú ý đã xảy ra trong khoảng thời gian chỉ vài ngày. "Tôi đã nói, đây chính xác là loại protein mà chúng tôi đang nghiên cứu trong hệ thống thính giác của loài gặm nhấm. Nó thúc đẩy tăng đột biến tần số cao."

Mello cho biết nghiên cứu mới giúp hiểu sâu hơn về mặt khoa học về cơ chế liên quan đến việc học các kỹ năng vận động tinh.

Ông nói: “Đây là một mô hình rất quan trọng, và chúng tôi nghĩ rằng nghiên cứu mới này có tiềm năng rộng lớn.

Theo von Gersdorff và Mello, thực tế là những đặc tính mạch vận động giống nhau này được chia sẻ bởi các loài sinh vật cách đây hơn 300 triệu năm nói lên sức mạnh của khám phá. Các nhà nghiên cứu cho biết các đặc tính tế bào thần kinh mà họ phát hiện ra ở chim sẻ vằn đực có thể trở nên tối ưu hóa cho tốc độ và độ chính xác thông qua quá trình tiến hóa hội tụ.

Nó cũng gợi ý các cơ chế có thể liên quan khi kết nối gặp trục trặc. Von Gersdorff cho biết có thể một số đột biến gen ảnh hưởng đến các tế bào Betz này có thể gây ra các tác động tương đối nhẹ như nói lắp, có thể khắc phục được bằng cách học hỏi, trong khi các đột biến khác có thể có tác động rõ rệt hơn, chẳng hạn như những đột biến liên quan đến các rối loạn tiến triển như xơ cứng teo cơ một bên. , hoặc ALS.

Theo Science daily/ Nguồn Đại học Khoa học & Sức khỏe Oregon.