Home > Khoa học > Sinh-Hoá học > Chim non sử dụng các đường thần kinh khác biệt khi kêu

Cathryn M. Delude

Chim non sử dụng các đường thần kinh khác biệt khi kêu

Wednesday 2 July 2008

Chim manh manh cổ vằn trưởng thành giữa hai chim non 4 tuần tuổi (Ảnh: Aaron Andalman, nguồn: web.mit.edu)

Tiếng kêu chiêm chiếp ở chim non trước khi chúng có thể bắt chước chim trưởng thành tương tự như bản sao ở con người. Giờ đây, công trình này đưa ra những thấu hiếu về cách mà loài chim – và có lẽ cả ở con người – học hỏi hành vi mới, các nhà khoa học tại Học viện công nghệ Massachusetts (MIT) nhận thấy chim non và tiếng hót của chim trưởng thành bị điều khiển bởi hai đường thần kinh biệt lập trong não bộ, tốt hơn quá trình trưởng thành chậm chạp của một đường duy nhất.

Nghiên cứu đã công bố trên Tạp chí Khoa học Nature ngày 2/5/2008.

Theo Michale Fee, phó giáo sư tại Khoa khoa học nhận thức và não bộ (MIT) cho biết: “Tiếng kêu chiêm chiếp ở chim non trong thời kỳ học hót giống với hành vi kêu la mang tính thăm dò thường thấy ở con người khi nô đùa, nhưng đó lại là bản chất của phương pháp thử sai để học hỏi”. Ông Michale Fee hiện là nhà khoa học thần kinh tại Viện nghiên cứu não bộ McGovern (MIT) kiêm đồng tác giả công trình nghiên cứu này.

Từ ngay khi còn rất non, loài chim manh manh cổ vằn đã cố gắng tập hót qua những tiếng kêu chiêm chiếp với rất nhiều biến thiên khác nhau về thanh âm. Chúng tập luyện không ngừng đến tận khi có thể bắt chước giống hệt tiếng hót không bao giờ thay đổi ở chim trưởng thành.

“Những biến thiên thanh âm trong thời kỳ đầu đóng vai trò thiết yếu trong quá trình học hót ở chim non, vì thế chúng tôi muốn xác định liệu điều này có được sản sinh bởi một đường dây thần kinh vận động chưa trưởng thành đủ cỡ hay một vài vòng dây thần kinh khác”, Fee giải thích.

Nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng não bộ chim manh manh có hai vòng thần kinh khác biệt chuyên dụng cho việc hót, một dùng cho bắt chước và một - được biết đến với tên gọi vòng thần kinh vận động – sản sinh tiếng hót đã học được. Tổn thương ở vòng thần kinh bắt chước trong quãng thời gian chim non học hót sẽ ngăn cản những bước học hỏi tiếp theo khiến tiếng hót sẽ vẫn mãi non nớt. Nhưng điều này lại không xảy ra với chim trưởng thành đã hoàn thành việc học hót.

Các nhà khoa học cho rằng vòng thần kinh vận động cũng đóng vai trò quan trọng trong hoạt động sinh ra tiếng kêu chiêm chiếp ở chim non, nhưng điều đáng ngạc nhiên là đã không có thí nghiệm nào được tiến hành để xác nhận phán đoán này. Dmitry, tác giả đầu tiên của công trình và đồng tác giả Aaron Andalman đều đang làm nghiên cứu sinh tiến sỹ tại Phòng thí nghiệm của tiến sỹ Michale Fee, sử dụng kỹ thuật đã được phát triển trước đây tại phòng thí nghiệm của Fee, cho phép họ có thể vô hiệu hóa tạm thời từng vùng não bộ và ghi lại những tín hiệu thần kinh hoạt động khi chim hót. Kết quả đã gây ngạc nhiên lớn.

Chim non [rất non] vẫn tiếp tục kêu chiêm chiếp khi bộ phận HVC ở vòng thần kinh vận động bị vô hiệu hóa, ngụ ý rằng phải có một vài vùng não bộ khác điều khiển hoạt động sinh ra tiếng hót ở chim non. Các tác giả hướng nghi ngờ đến vùng LMAN – một phần hợp thành then chốt nằm trên vòng thần kinh học hỏi - từng không được nhận biết có liên quan đến quá hành vi sản sinh ra tiếng hót đã học được của vòng thần kinh vận động. Thí nghiệm đã chứng thực, khi LMAN bị kiềm chế ở chim non sẽ làm chúng ngừng hót chiêm chiếp.

“Điều này chỉ cho chúng tôi biết rằng tiếng hót ở chim được điều khiển bởi hai vòng dây thần kinh khác biệt tùy theo những giai đoạn phát triển khác nhau, Aronov giải thích. “Trong một thời gian dài chúng tôi đã biết hai cặp đường thần kinh có bước phát triển sinh lý học ở những quãng thời gian khác nhau, vì thế có những đối xứng trang nhã giữa chức năng mà chúng tôi nhận thấy với những kết quả giải phẫu đã chỉ ra”.

Nhưng cái gì đã xảy ra với LMAN ở chim trưởng thành đã học hót xong? Trái ngược với giả định “hoặc được sử dụng hoặc mất đi”, các tác giả phát hiện rằng LMAN không mất đi khả năng điều khiển những tiếng bập bẹ ở chim non, thậm chí ở chim trưởng thành. Ngay sau khi phá bỏ vùng HVC ở chim trưởng thành sẽ khiến chúng chỉ có thể kêu chiêm chiếp thay vì hót líu lo. Kết quả ám chỉ rằng LMAN có thể lấy lại được vai trò nếu những tín hiệu chủ đạo từ HVC bị ngăn chặn.

Tiến sỹ Fee tâm sự rằng những kết quả trên có thể đưa đến những ứng dụng rộng rãi khác nhau như tìm hiểu hành vi khám phá thế giới xung quanh hoặc hình thái ngôn ngữ ở con người cũng như các loài chim. “Ở loài chim, giai đoạn bắt chước sẽ kết thúc khi quá trình học hót hoàn thành. Nhưng con người luôn luôn có thể đánh thức vùng dây thần kinh nằm trên vỏ não thuộc trán trước - tương đương với LMAN ở loài chim – để đổi mới và học hỏi những thanh âm mới”.

Nghiên cứu được tài trợ bởi NIH, Hội cựu nghiên cứu sinh tiến sỹ từng nhận học bổng từ quỹ Herts (D.A.) và Hội những người bạn của Viện nghiên cứu não bộ McGovern (A.A.)

Nam Hy Hoàng Phong chuyển ngữ

Tác giả: Cathryn M. Delude, Viện nghiên cứu não bộ McGovern, MIT.

Bài đưa lên mạng ngày 1/5/2008


View online : Singing in the brain: Baby birds’ chirps use different neural pathway