Все мыши издают писк, однако некоторые из них способны к пению. Мышь тегуина, или поющая мышь Алстона, родом из туманных лесов Коста-Рики. Более чем в 3000 км к северу нейробиологи из лаборатории Колд-Спринг-Харбор (CSHL) изучают этих музыкально одарённых млекопитающих, чтобы лучше понять эволюционное происхождение вокальной коммуникации. Исследование также дополнет наши знания об инсульте, аутизме и других расстройствах, влияющих на речь.
«Несмотря на то, что мы знакомы со звуками, издаваемыми мышами, у них существует иная система общения, которая называется ультразвуковыми вокализациями (УВ)», — отмечает доцент Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе Аркаруп Банерджи. Ультразвуковые вокализации имеют настолько высокую частоту и тихий звук, что для их восприятия требуются специальные приборы. Однако это не относится к «песням» поющих мышей Алстона, которые большинство людей способны различить без посторонней помощи.
Заметно, что поющие мыши используют для общения ультразвуковые сигналы. Предполагается, что пение помогает им передавать информацию на значительные расстояния. Однако каким образом осуществляется такая коммуникация на физическом уровне? И как мозг поющих мышей, схожий по характеристикам с мозгом обычных лабораторных мышей, обеспечивает такое сложное поведение? Исследование Банерджи, опубликованное в Current Biology, отвечает на оба вопроса.
Первоначально Банерджи и его коллеги создали поведенческий тест для классификации различных звуков, издаваемых поющими мышами. Полученные результаты показали, что мыши Алстона используют протяженные, громкие, ритмичные песни для передачи сообщений на значительные расстояния, а также ультразвуковые сигналы для общения на коротких дистанциях. После этого Банерджи подверг мышей воздействию гелия, чтобы установить, формируются ли песни и ультразвуковые сигналы за счет вибрации голосовых связок или за счет выдоха воздуха. Этот эксперимент привел к неожиданным результатам. «И ультразвуковые сигналы, и песни демонстрировали повышение тональности. Следовательно, мы можем с уверенностью утверждать, что сигналы генерируются с помощью свистящего механизма», – отметил ученый.
Сяоюэ Майк Чжэн, аспирант Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, применил модифицированные вирусы для воздействия на конкретные области мозга у мышей. Проведенные исследования показали нечто более неожиданное. Выяснилось, что мыши Алстона используют один и тот же участок мозга для пения и ультразвуковых сигналов. При этом, обычные лабораторные мыши используют эту же область мозга для повседневного взаимодействия. Полученные данные могут стать важным ключом к пониманию того, как эволюционировал мозг млекопитающих, для достижения такого сложного поведения, как социальное взаимодействие, потребовались значительные усилия. «Мы исследуем новую область — эволюцию поведения, — рассказывает Банерджи. — Мы выявили общие закономерности. Сейчас мы сосредоточены на поиске различий».
Исследования лаборатории Банерджи в области голосовой коммуникации могут помочь людям с тяжёлой формой аутизма или афазией, вызванной инсультом. Открытия могут быть полезны инженерам в усовершенствовании ИИ для распознавания конкретных слов и звуков.
[Фото: Banerjee lab/CSHL]