den här sjungande musens hjärna kan avslöja nycklar till snappy conversation

fram och tillbaka låtar av Alstons sjungande mus (Scotinomys teguina) kunde dela mekanismer med mänsklig konversation.

Christopher Auger-Dominguez

om det fanns en gnagaropera skulle Alstons sångmus vara stjärnan. Denna anspråkslösa bruna mus som är infödd i Centralamerikanska molnskogar växer upp på bakbenen och bälten ut Långa, invecklade trillar. Varje djurs prestanda verkar vara unik, säger Michael Long, en neurovetenskapsman vid New York University School of Medicine i New York City. ”Jag kan känna igen den här låten och säga,” Ah, det är Ralph.'”

Long och hans kollegor har nu funnit att arten (Scotinomys teguina) gör något som många labbdjur inte gör: det turas om att sjunga. Och dessa snabba eldduetter ger forskare en ny modell för att studera hur hjärnan kontrollerar konversationen. Mössen kan till och med informera vår förståelse för vad som går fel i störningar som påverkar kommunikation, såsom autism.

en mänsklig konversation har många rörliga delar. Medan vi lyssnar planerar vi våra ord, justerar dem i farten och styr våra vokalmuskler för att spotta ut dem vid socialt lämpliga stunder. De flesta försöksdjur saknar denna verbala komplexitet, säger Long. Den vanligaste labbmusen (Mus musculus) har en relativt oorganiserad och oförutsägbar sång—och den tenderar inte att vända sig om. Även marmosets, primater med fram och tillbaka samtal som gör dem populära i neurovetenskaplig forskning, pausar i flera sekunder mellan svaren, vilket innebär att de kanske inte litar på samma neurala maskiner som driver split-second svaren i en mänsklig repartee, säger Long. ”Föreställ dig en konversation mellan två personer där det finns en 5-sekunders gravid paus mellan varje utbyte. Jag tror att jag skulle bli galen.”

därför är han och andra forskare intresserade av Alstons sångmus. De sociala funktionerna i dess distinkta låtar är inte helt tydliga ännu. (Föreställningen verkar vara en del av en territoriell display, men det kan inte alltid vara kontradiktoriskt.) Arten, en relativ nykomling till neurovetenskap, är lite av en diva i labbet, vilket kräver ett rymligt terrarium, en specialdiet och träningsutrustning för att trivas. Men Long och hans team har upptäckt en spännande tendens att vända sig i mössen. När en manlig mus går in i en kammare intill en annan man och kan höra sin granne sjunga, det exakt gånger sina egna låtar för att undvika överlappning med grannen; det börjar ungefär en halv sekund efter den andra musen är klar. (I mänsklig konversation är fördröjningen ännu kortare-i genomsnitt 200 millisekunder.) Musen med en granne sjunger också fyra gånger så mycket som när den är ensam, fann forskarna.

forskarna ville veta hur musens hjärna kontrollerade dessa noggrant tidsinställda utbyten. Många studier har visat att djurvokaliseringar har sitt ursprung i djupa, evolutionärt forntida delar av hjärnan—så kallade subkortiska strukturer. Men de undrade om, i denna sjungande mus, en separat struktur i en högre region som heter motor cortex fungerade som en orkesterdirigent och slog på och av låtarna baserat på sociala signaler.

de hittade en mängd bevis som stöder denna föraning. De identifierade först en del av hjärnan som kallades orofacial motor cortex (OMC) som, när den stimulerades, fick musen att böja sina vokalmuskler. När de satte en kylanordning över den regionen för att sakta ner sin neurala aktivitet tog musen längre tid att nå slutet av sin sång.

dessutom kunde mössen fortfarande sjunga när forskarna gav dem ett läkemedel som helt inaktiverade OMC—vokaliseringarna producerades uppenbarligen någon annanstans i hjärnan—men att höra en annan muss sång ökade inte längre sin egen sång. Och mössen lanserade inte längre en snabb ”counter song” som svar, rapporterar forskarna online idag i Science. De drar slutsatsen att för att utföra vokal vändning delar mushjärnan arbetet mellan en grundläggande sånggenerator (som fortfarande ska identifieras i den subkortiska hjärnan) och en ledare på högre nivå.

” jag tycker att det är vackert, kombinationen av slags metoder som de tillämpade”, säger Julia Fischer, en etolog som studerar djurens sociala beteende och kognition vid universitetet i G. ”Detta är ett genombrott, när det gäller de fina detaljerna … de kunde träna.”

Alstons sångmus är ”en ny, potentiellt intressant modell för vokalkommunikation”, säger Karel Svoboda, en neurovetenskapsman vid Howard Hughes Medical Institute Janelia Research Campus i Ashburn, Virginia. Fortfarande, han säger, ” vi behöver veta mycket mer.”Denna studie sorterar inte ut hur OMC påverkar aktiviteten i den nedre hjärnan, noterar han eller hur kretsar där faktiskt gör musklerna rörliga för att producera sång.

mänskligt tal är väldigt mer komplext än dessa musduetter, men Longs team vill nu se till den mänskliga hjärnan för en jämförbar tidsmekanism i den mänskliga motorcortexen, som är känd för att vara involverad i att kontrollera tal. Han och hans kollegor utformar experiment som registrerar hjärnaktivitet under konversationsuppgifter, som att svara snabbt på en annan röst.

Long ser också denna mus som ett potentiellt sätt att studera autism, en störning som kan begränsa en persons förmåga att kommunicera. Forskare kan manipulera gener i musen OMC som är inblandade i autism för att observera hur de påverkar hjärnans aktivitet och beteende. Turn-taking divas, säger Long, har verkligen ” brutit upp en helt ny bit biologi för oss.”

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte publiceras.