Noi cercetări publicate de Unitatea de mecanism neuronal pentru perioadă critică de la Institutul de Știință și Tehnologie din Okinawa, Universitatea Absolventă (OIST), au arătat eficacitatea inhibiției chimiogenetice utilizate pentru a suprima activitatea neuronală, precum și rezultate interesante despre modul în care vocalizarea este controlată prin intermediul acestor tehnici de aplicare. în cinteze zebră. Cercetările efectuate de profesorul Yoko Yazaki-Sugiyama și Dr. Shin Yanagihara de la OIST a fost realizat în colaborare cu oameni de știință de la Institutul Internațional de Medicină Integrativă a Somnului de la Universitatea Tsukuba și Divizia de Medicină a Somnului de la Universitatea Harvard și arată că diferite zone ale creierului guvernează aspecte unice ale vocalizării.

analiza

Cercetările au arătat că, prin reducerea la tăcere a neuronilor din arcopallium, o regiune din creier cunoscută ca fiind responsabilă pentru generarea cântecelor, cântecele ciupercilor zebră ar deveni neregulate și incomplete. Studiile anterioare care foloseau micro leziuni pe această zonă a creierului au arătat o capacitate redusă de a cânta aproape toate componentele unui cântec. Metoda de inhibare chimiogenetică a dezvăluit totuși că melodia a fost diminuată doar în anumite părți, doar unele silabe fiind afectate sau absente. Silabele afectate difereau de la pasăre la pasăre, totuși ordinea silabelor nu s-a schimbat. Acest lucru sugerează că porțiunea creierului studiat, arcopallium, controlează compoziția structurii acustice a cântecelor și nu ordinea sau sincronizarea acestora. De asemenea, a demonstrat cât de precisă poate fi această metodă de supresie neuronală în determinarea funcției grupurilor foarte mici de neuroni.

Așa cum este cu vorbirea umană, vocalizarea poate fi identificată ca o serie de tipare motorii sau ca un set coordonat de mișcări care implică atât acțiuni reflexe, cât și acțiuni voluntare. Crearea unor modele acustice specifice necesită circuite neuronale bine coordonate. Identificarea grupului de neuroni care este responsabil pentru o acțiune sau răspuns specific este complexă, deoarece scanările cerebrale, cum ar fi imagistica prin rezonanță magnetică funcțională, RMN, pot oferi doar atât de multe detalii. Prof. Yazaki-Sugiyama explică: „Chiar dacă știm ce zone generale funcționează în timpul anumitor sarcini sau comportamente, nu avem nicio idee cât de mulți dintre neuronii din acea zonă funcționează de fapt. În unele cazuri, chiar și o schimbare de 5% a activității neuronilor poate avea un efect. " Noile metode de examinare a funcției creierelor în detaliu, cum ar fi inhibarea chimiogenetică, au fost rafinate și au câștigat popularitate în comunitatea științifică în ultimii zece ani.

Această tehnică a fost aplicată anterior șoarecilor ca animal model și sa dovedit a fi la fel de eficientă în cintezele zebră. Tehnica chimiogenetică utilizează manipularea genetică pentru a face neuronii sensibili la substanțele chimice sau medicamente selectate. Odată ce neuronii sunt modificați, un medicament predeterminat poate fi apoi administrat pentru a dezactiva temporar acești neuroni nou sensibili. Anterior una dintre singurele alte metode de blocare a activității neuronale a fost prin crearea de micro-leziuni în părți ale creierului în care aproape toți neuronii de acolo sunt deteriorați sau uciși permanent. Tehnica implementată de Prof. Yazaki-Sugiyama se află la nivel neuronal și este un proces temporar, afectând doar subseturi de neuroni. Capacitatea cântărețului de a cânta se recuperează în câteva ore după ce efectul medicamentului a dispărut.

Cintezele zebră au fost folosite ca model, deoarece oamenii de știință își înțeleg bine comportamentul, tiparele cântecelor și anatomia creierului. Prof. Yazaki-Sugiyama a vrut să stabilească ce rol joacă un anumit set de neuroni în zona creierului cunoscut pentru a juca un rol în compoziția cântecului cintezelor folosind metode chimiogenetice. Cintezele au fost observate cu atenție și modelele cântecelor lor au fost înregistrate și analizate cu și fără a reduce silenția neuronilor. Având efectul drogurilor doar temporar și mult mai precis, datele Prof. Yazaki-Sugiyama a reușit să adune oferă o privire mult mai detaliată asupra modului în care neuronii unici se coordonează pentru a produce vocalizarea.

Rezultatele în sine nu sunt numai interesante, ci dovada că căsătoria dintre această tehnică extrem de rafinată și un model model bine înțeles în știință are mai multe de oferit pentru studii viitoare. Prof. Yazaki-Sugiyama adaugă "tehnica în sine este una cauzală. Deci, dacă doriți să cunoașteți detaliile despre modul în care funcționează o zonă generală a creierului, puteți folosi aceasta pentru a reduce la tăcere activitatea de acolo și apoi a vedea schimbarea de comportament cauzată de tăcere. Mai mult decât atât, unul dintre cele mai bune merite este că este și reversibil, ceea ce înseamnă că putem fi mai amănunțiți cu urmăriri în cercetările viitoare. "