Нейробиологи из Массачусетского университета в Амхерсте продемонстрировали в новом исследовании, что дофамин играет ключевую роль в том, как певчие птицы узнают новые сложные звуки.

Открытие, опубликованное в Journal of Neuroscience , о том, что дофамин влияет на пластичность слухового покрова зебровых вьюрков, закладывает новую основу для улучшения понимания функций этого нейротрансмиттера в области мозга, которая кодирует сложные стимулы.

«Люди связывают дофамин с наградой и удовольствием», – говорит ведущий автор Матеус Маседо-Лима, который проводил исследование в лаборатории старшего автора Люка Ремедж-Хили в качестве доктора философии. студент программы магистратуры UMass Amherst по неврологии и поведению. «Это очень известная концепция, согласно которой дофамин участвует в обучении. Но знания о дофамине в областях, связанных с сенсорной обработкой в ​​головном мозге, ограничены. Мы хотели понять, играет ли дофамин роль в том, как эта область мозга изучает новые звуки. или меняется со звуком “.

Изучение вокала у певчих птиц дает представление о том, как изучается устная речь, добавляет поведенческий нейробиолог Ремедж-Хили, профессор психологии и наук о мозге. «Не только певчая птица придумывает эту стратегию связывания звуков и смысла с помощью дофамина. Здесь есть кое-что параллельное, что нас – людей – интересует».

Исследовательская группа провела ряд экспериментов in vitro и in vivo, исследуя нейроны под микроскопом и в мозгу живых птиц, которые смотрели видео и слышали звуки. В конечном итоге ученые получили анатомические, поведенческие и физиологические данные, подтверждающие свою гипотезу о роли дофамина.

Используя антитела, исследователи показали, что рецепторы дофамина присутствуют во многих типах нейронов слухового мозга певчих птиц – они могут быть тормозящими или возбуждающими, а также могут содержать фермент, вырабатывающий эстрогены. «Исследование доктора Ремэдж-Хили показало, что в слуховом мозге певчих птиц обоих полов нейроны вырабатывают эстроген в социальных ситуациях, например, когда вы слушаете пение птиц или видите другую птицу. Мы думаем, что дофамин и эстрогены могут работать вместе в звуке. “, – объясняет Маседо-Лима, ныне научный сотрудник Университета Мэриленда, – объясняет Маседо-Лима.

Маседо-Лима разработал тест, похожий на хорошо известный эксперимент Павлова с собакой, в котором птицы сидели одни в камере, и им подавался случайный звук, за которым сразу же следовало беззвучное видео с другими птицами. «Мы хотели сосредоточиться на ассоциации между бессмысленным звуком – тоном – и поведенческой вещью, которая является еще одной птицей на видео», – говорит он.

Исследователи изучали слуховые области мозга птиц после этого звуко-видео сопряжения, используя генный маркер, который, как известно, экспрессируется, когда нейрон претерпевает изменения или пластичность. «Мы обнаружили очень интересное увеличение экспрессии этого гена в левом полушарии , в вентральной части слуховой области, в нейронах, экспрессирующих дофаминовые рецепторы, что отражает процесс обучения и параллельное латерализацию человеческого мозга для обучения речи», – говорит Маседо-Лима. .