Нейронная схема для социальной аутентификации при изучении песен

Nature Communications, том 13, номер статьи: 4442 (2022 г.) Цитировать эту статью

3895 Доступов

4 цитаты

124 Альтметрика

Подробности о метриках

Социальные взаимодействия необходимы при обучении общению. В человеческой речи и пении птиц младенцы должны усвоить точные модели вокализации и научиться ассоциировать их с живыми наставниками, а не с подражательными источниками. Однако нейронный механизм социальной реальности во время обучения вокалу остается неизвестным. Здесь мы охарактеризуем нейронную схему социальной аутентификации, обеспечивающую точное изучение песен у зебры. Мы зарегистрировали нейронную активность в центре контроля состояния внимания/возбуждения, голубом пятне (LC), молодых птиц во время разучивания песен под руководством живого взрослого наставника. Активность LC увеличивалась за счет реальной, а не искусственной социальной информации во время обучения, что повышало точность и надежность выученной песни. Во время живого социального обучения песням активность LC регулирует долговременную избирательную нейронную реакцию на песни в области слуховой памяти, каудомедиальном нидопаллии (NCM). Соответственно, оптогенетическое ингибирование пресинаптической передачи сигналов LC в NCM снижает чувствительность нейронов NCM к пению живого наставника и ухудшает обучение песням. Эти результаты показывают, что нейронная цепь LC-NCM объединяет сенсорные свидетельства реальных социальных взаимодействий, отличные от акустических особенностей песни, для аутентификации изучения песни. Результаты предполагают общий механизм проверки социальной информации в развитии мозга.

У видов позвоночных, обладающих голосовым общением, раннее слуховое обучение более эффективно, когда акустическое обучение сопровождается аутентичным социальным взаимодействием с живым взрослым наставником. Вокальное воздействие при реальном социальном взаимодействии у младенцев запускает развитие распознавания фонем1, тогда как пассивное слуховое воздействие недостаточно для успешного речевого развития2. Аналогичным образом, молодые певчие птицы учатся эффективно петь посредством голосового общения с живыми наставниками, но у них развивается плохое качество песни после пассивного воздействия записанного воспроизведения песен наставников3,4,5. У молодых зебровых амадин обучение песне улучшается, когда они запускают воспроизведение песни6, что позволяет предположить, что внутреннее состояние, такое как внимание или мотивация, улучшает обучение. Недавние данные свидетельствуют о роли нейромодуляции в обучении песням. Периакведуктальная серая часть среднего мозга (PAG) облегчает голосовое копирование для культурной передачи посредством передачи сигналов дофамина5. Известно, что другой главный центр нейромодуляции норадренергической (NE) передачи сигналов, голубое пятно (LC), модулирует внимание и возбуждение, передавая информацию о внутреннем состоянии через мозг. Активность нейронов LC модулирует поведенческие процессы, такие как долговременная память, сенсорное восприятие и мотивация, чтобы облегчить обучение и память7,8,9,10,11. Воздействие на молодь птиц живого поющего наставника увеличивает экспрессию ранних ранних генов в нейронах LC по сравнению с контрольной молодью, пассивно подвергающейся воздействию тех же песен через динамик4. Нейроны LC анатомически проецируются в высшую слуховую кору птиц, каудомедиальный нидопаллиум (NCM)12, предполагаемый локус мозга для формирования памяти о обучающей песне13,14. Недавно мы сообщили, что подмножество нейронов NCM избирательно реагирует на песню наставника и что слуховые реакции этих нейронов усиливаются в присутствии наставника13,15. Однако остается неизвестным, может ли нейронная активность NCM интегрировать социальную информацию от наставника, помимо акустических особенностей репетиторской песни, через LC. В этом исследовании мы регистрировали и манипулировали нейрональной активностью в нейронной цепи LC-NCM молодых зебровых амадин, обучающихся пению под руководством социально взаимодействующего наставника. Мы наблюдали повышенную нейронную активность в нейронном контуре LC-NCM во время голосового общения с живым взрослым наставником. Подростки, у которых нейронная цепь LC-NCM была оптогенетически подавлена ​​во время воздействия живого наставника по пению, не выучили песню наставника, что позволяет предположить, что этот нейромодулирующий механизм интегрирует и аутентифицирует социальную информацию одновременно с обработкой просодических паттернов для точного обучения песне.