Мозг «поющей рыбы» Калифорнии может быть моделью для изучения контроля голоса у млекопитающих
Для разговорчивой рыбы-мичмана, которую иногда называют «поющей рыбой Калифорнии», средний мозг играет ключевую роль в инициации и формировании серий звуков, используемых в вокальной коммуникации.
Как выяснилось, средний мозг этих рыб может служить полезной моделью для понимания того, как млекопитающие и другие позвоночные, включая человека, контролируют голосовые выражения. Об этом свидетельствует исследование Корнеллского университета, опубликованное 2 января в Nature Communications.
«У нас есть доказательства того, что эта часть мозга, средний мозг, важна для голосовой сигнализации», — сказал старший автор Эндрю Басс. «Это область мозга, общая для всех позвоночных, будь то рыба, птица или человек, и она имеет решающее значение для формирования звукового рисунка и его выбора».
Фразировка рыб-мичманов принимает форму ворчания, рычания и гудения, когда самцы ищут партнёров или отгоняют врагов. Для человеческого уха гудение может звучать как одна нота на валторне или звук туманного горна.
Науке известно, что млекопитающие и другие позвоночные издают звуки для коммуникации, но роль среднего мозга в инициации акустических особенностей — таких как узорчатое гудение у этих рыб или формирование связных предложений у людей — оставалась в значительной степени неисследованной.
Исследование возглавил Эрик Р. Шуппе, бывший постдок в лаборатории Басса, ныне работающий в Калифорнийском университете в Сан-Франциско.
Басс, Шуппе и другие члены лаборатории обнаружили, что нейроны околоводопроводного серого вещества (periaqueductal gray) среднего мозга у рыб активируются по определённым паттернам во время брачных призывов, поиска пищи и охраны гнезда.
Группа подтвердила, что эти нейроны вызывают выход к мышцам, управляющим звуком и вокальными особенностями ухаживания, а также формируют паттерны других типов призывов.
Сигналы, формируемые средним мозгом, «имеют частотные и амплитудные компоненты, и рыбы по-разному соединяют звуки», — пояснил Басс. «Возможно, эти звуки означают агрессию или служат брачной функции — например, привлечение партнёра к гнезду, что самцы мичмана и делают с помощью своего гудения».
Мозг человека имеет форму шлема, а средний мозг расположен в верхней части «ствола». Мозг рыб больше похож на трубку, что делает их более доступной моделью для экспериментального изучения.
«Наши результаты теперь показывают, что рыбы и млекопитающие имеют функционально сопоставимые узлы околоводопроводного серого вещества, которые могут влиять на акустическую структуру вокальных сигналов, специфичных для социального контекста», — сказал Басс.
Басс отметил, что для людей это исследование даёт ключи к пониманию того, что происходит при повреждении среднего мозга. Он предположил, что эта работа может помочь понять, как неисправный средний мозг у человека может сделать его необщительным или немым.
«Средний мозг — удивительная часть мозга, потому что он указывает на то, насколько важно — если вы позвоночное — иметь способность производить звуковые коммуникационные сигналы. Точка».