С помощью мобильных передатчиков команда под руководством исследователей из Института орнитологии Макса Планка записала одновременно нейронные и акустические сигналы в парах белобровых воробьиных ткачей, поющих в дуэте в естественной среде обитания. Ученые обнаружили, что активность нервных клеток в мозге поющей птицы изменяется и синхронизируется с ее партнером, когда тот начинает петь. Мозг обеих птиц работает как один, что приводит к идеальному дуэту, сообщается на сайте института.
Белобровые воробьиные ткачи (Plocepasser mahali) – маленькие птицы (размером 16-18 см), которые живут небольшими группами на деревьях в южной и восточной Африке. Группа состоит из доминирующей пары и не более восьми других птиц, которые помогают строить гнезда и выращивать птенцов. Все члены группы защищают свою территорию от конкурирующих групп песней доминирующей пары – дуэта в «ансамбле» ткачиков – и «хора» помощников.
Эти птицы относятся к тем немногим видам, которые поют дуэтом. Предполагалось, что для синхронизации слогов в дуэте требуется некоторая когнитивная координация между особями, однако нейронные механизмы такой координации до сих пор не были известны.
Чтобы понять механизм пения птиц в естественных условиях, исследователи разработали мобильные микрофонные передатчики. Они весят всего 0,6 граммов и прикрепляются к птице как рюкзак. С помощью другого недавно разработанного передатчика весом всего один грамм, который установили на головах птиц, ученые могли также вести синхронную запись мозговой активности воробьиных ткачей, когда они пели в естественной среде. Антенна, расположенная рядом с птичьим деревом, регистрировала до восьми этих сигналов параллельно. С помощью внешней звуковой карты и ноутбука, пение и сигналы мозга были записаны синхронно с точностью до миллисекунды.
Всего ученые записали почти 650 дуэтов. Во многих случаях петь начинал самец, а его партнер подхватывал песню после некоторых вступительных слогов. Слоги между парой дуэтов следовали друг за другом без задержки и в идеальной координации. Координация была настолько точной, что анализ показал задержку всего лишь в 0,25 секунд между пением партнеров.
Пение птиц контролируется сетью отделов мозга. В одном из них – верхнем вокальном центре (HVC) – меняется активность нейронов у птицы, которая второй встраивается в дуэт, когда почувствует сигнал «вызова» от партнера. Меняется пение и у первого певца. Результатом является точная синхронизация мозговой активности обеих птиц. «Ритмичный дуэт отдельных особей достигается посредством сенсорной информации, исходящей от партнера», – говорит Манфред Гар (Manfred Gahr), который руководил исследованием. Мозги партнеров образуют сеть, которая функционирует как расширенная схема для организации структуры временного дуэта. Исследователи подозревают, что подобные механизмы также ответственны за координацию движения во время социальных взаимодействий у людей (например, во время танцев с партнером).
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.
[Фото: SUSANNE HOFFMANN / MPI FOR ORNITHOLOGY]
