Слова "поющие мыши" могут навеять воспоминания о приятелях Золушки и писклявой, но изысканно гармоничной рождественской песенке, исполняемой другим трио грызунов.
Может быть, эти музыкальные мыши и вымышлены, но поющие мыши действительно существуют, хотя их песни не похожи на песни Гаса Гаса или Элвина. Некоторые мыши попискивают, чтобы привлечь самку, но они не всегда слышны человеческому слуху. А вот Scotinomys teguina, более известная как поющая мышь Альстона, рыщет по облачным лесам Центральной Америки и распевает песни, чтобы пообщаться и найти себе пару. И что интересно, самцы мышей часто вступают в стремительные певческие дуэли, скорость реакции которых может сравниться только со скоростью реакции двух взволнованных, спорящих персонажей Аарона Соркина.
Шутки в сторону, эти тропические мыши действительно особенные. Они общаются в песне, используя почти 100 слышимых нот, и отвечают друг другу почти мгновенно, что не похоже на то, как люди отвечают друг другу в разговоре. Это подвиг, требующий мегабыстрой координации и связи между областями мозга и множеством различных мышц.
Другие животные, такие как бутылконосые дельфины, также обладают такой способностью к разговору, которую биологи и неврологи называют "вокальным поворотом". Ученые не смогли определить, какие части мозга этих животных делают их такими превосходными собеседниками, отчасти потому, что изучать таких животных, как дельфины, в лаборатории очень трудно и сложно. Поющая мышь Олстона, однако, является (простите за каламбур) идеальной лабораторной крысой - по сути, это двоюродный брат Mus musculus, классической лабораторной мыши.
В комнате может быть 100 мышей, и 99 из них не верят в вас. Но нужен всего лишь один, который верит. Медицинская школа Нью-Йоркского университета"Люди - эксперты по быстрым разговорам. Паузы между говорящими в разговоре составляют всего около пятой части секунды", - говорит Майкл Лонг, нейробиолог из Нью-Йоркского университета. "Мы не знаем, как мозг может это делать, а человеческий мозг очень сложный, в нем почти 100 миллиардов нервных клеток". Мозг мыши гораздо проще, продолжает Лонг. И исторически исследования показали, что изучение этих более простых организмов является отличной отправной точкой для понимания нашего собственного мозга". Осознав потенциал тропических певчих тварей, Лонг и группа нейробиологов из Медицинской школы Нью-Йоркского университета привезли несколько особей из Коста-Рики и приступили к работе.
"Мы были рады узнать, что можем содержать грызунов в лаборатории прямо здесь, в Нью-Йорке", - говорит Лонг. "Это дикие животные, поэтому они быстро выходят из формы, но с тренажерами, предметами для обогащения, террариумами и специальными диетами они процветают. Счастливые, как моллюски".
Используя арсенал нейробиологических методов и несколько экспериментов, Лонг и его коллеги смогли обнаружить у поющих мышей участок мозга, который отвечает за их быструю, поворотливую, музыкальную речь. Команда назвала эту область орофациальной моторной корой, или ОМК, как отмечается в их исследовании, опубликованном в четверг в журнале Science.
С самого начала исследователи хотели разобраться в особенностях певческого поведения мышей. "Мы знали, что мыши будут петь разные песни в одиночку и в обществе, но не понимали правил", - говорит Аркаруп Банерджи, другой нейробиолог из Нью-Йоркского университета и автор исследования. Поэтому для первого эксперимента они поместили двух мышей, которые не знали друг друга, в клетку, где они могли слышать, но не видеть друг друга. Изучая их музыкальные разговоры, Банерджи вывел правила: мыши вежливы, и их песни отличаются, когда они поют в одиночку, а не с партнером. "Они не накладывают друг на друга свои песни, и для этого им нужно очень хорошо понимать, когда другая мышь останавливает или начинает песню", - говорит он. Когда одна мышь останавливалась, другая отвечала в течение доли секунды, но, в отличие от большинства людей, она никогда не прерывала песню".
Никто и никогда не отнимет меня у тебя! Нет ничего, что 100 мышей или больше никогда не смогут сделать! Медицинская школа Нью-Йоркского университетаСледующей задачей было определить потенциальные области мозга, ответственные за вежливое пение мышей. Используя хирургически имплантированные провода и электроды, команда смогла измерить электрические сигналы из мозга, которые соответствовали сгибанию определенных мышц в челюстях животных во время пения. По сути, они смогли увидеть, какие участки мозга "загорались" активностью, когда мыши сгибали определенные мышцы во время пения. И какая область загоралась? Конечно же, ОМС.
Чтобы лучше понять, за что именно отвечает эта область в песнях мышей, исследователи воздействовали на ОМС животных с помощью электродов - они ускоряли и замедляли электрические токи в этой области. При чрезмерной стимуляции мыши делали паузы и пели неправильные ноты в разговоре. Но когда экспериментаторы "охлаждали" ОМС - что они делали с помощью метода, разработанного Лонгом в предыдущих исследованиях на людях, - мыши пели правильные ноты, но гораздо, гораздо медленнее. Заинтригованные, исследователи решили временно отключить активность OMC, чтобы полностью расшифровать его функцию.
Исследователи заглушили эту область, введя соединение под названием мукосимол, известное тем, что оно деактивирует определенные функции мозга, непосредственно в ОМС мышей. В качестве контроля некоторые мыши получили инъекцию физиологического раствора. Затем команда включила запись песни мышей Олстона, чтобы побудить мышей, находившихся под действием наркотиков, к ответу. Лонг говорит, что они включали песню через динамик, чтобы избежать осложнений, если поющая мышь однажды почувствует себя "застенчивой".
Очень важно, что мыши, получавшие плацебо, пели в ответ, как обычно. Но мыши с деактивированными ОМК не могли петь в ответ. Деактивированные мыши все еще могли петь в одиночку, но не могли участвовать в разговоре "туда-сюда", - говорит Банерджи. Это указывает на истинную функцию OMC: он не отвечает за сам акт пения, а скорее за быструю, контактную способность вести беседу". Лонг говорит, что это открытие очень интересно, особенно если учесть, что эта область может функционировать аналогичным образом и у человека.
"Каждый десятый человек страдает от коммуникативных трудностей, будь то аутизм или травматические последствия инсульта", - говорит Лонг, добавляя, что он уже начал исследовать соответствующие разговорные механизмы в мозге человека. "Эта первая иллюстрация мозговых механизмов, которые приводят к вокальному общению в мозге млекопитающих, дает реальный шанс для терапевтического вмешательства в будущем".