Рыбы-жабы раскроют секрет человеческой речи

Вокальные способности рыб-жаб контролируются двумя группами нейронов: первые отвечают за длительность, вторые - за частоту сигнала.

По словам учёных, схема нервной регуляции звуков, возникнув ещё у древних рыб, в общих чертах повторяется у всех позвоночных, включая приматов.

Наша способность к речи зависит от слаженной работы множества мышц, которые расслабляются и сокращаются по сигналам, поступающим из центральной нервной системы. Именно согласованность и правильное чередование во времени таких сигналов одарили нас речью, птиц - пением, лягушек - кваканьем; даже некоторые виды рыб с помощью своего плавательного пузыря способны на некие звуки. Причём именно такие рыбы, как утверждают учёные из Корнеллского университета (США), помогут нам разгадать, как наш мозг управляет голосом.

Исследователи сообщают в журнале Nature Communications об обнаруженных ими в заднем мозге рыбы-мичмана (ближайший родственник рыб-жаб) двух группах нейронов, которые отвечают за длительность и частоту издаваемого звукового сигнала. Рыбы-мичманы известны своими серенадами, которые они исполняют на собственном плавательном пузыре. Учёные использовали стандартную технику введения микроэлектродов в те области заднего мозга, которые контролируют мышцы, окружающие плавательный пузырь, и отвечают за вокальные способности рыбы-мичмана. В итоге удалось выявить две взаимно скоординированные группы нейронов, каждая из которых контролирует один из параметров издаваемого звука.

Первая группа нейронов поддерживает постоянную деполяризацию на мембранах нервных клеток, что определяет длительность звукового сигнала. Эти нейроны, отвечающие за длительность песни, передают сигнал другой группе клеток, для которых характерны постоянные сверхбыстрые колебания мембранного потенциала. Они-то и определяют частоту звука, служа своеобразными ритмоводителями. "Нейроны длительности" не зависят от "нейронов частоты", но имеют выход к слуховому анализатору; таким образом рыба получает представление о длительности собственной "песни".

Механизм, с помощью которого мозг управляет голосовыми сигналами у животных, до сих пор во многом остаётся тайной за семью печатями. Безусловно, звукоиздающий аппарат рыбы-жабы устроен проще некуда и не идёт ни в какое сравнение ни с птичьим, ни с человеческим. Но более ранние исследования, проводившиеся в этой же лаборатории, позволяют утверждать, что на базовом уровне управление голосом осуществляется по одинаковой схеме что у рыб, что у приматов: нейронная сеть, ответственная за голос, возникла у древних рыб и затем получила своё развитие среди остальных позвоночных. Таким образом, можно сказать, что первыми оперными любовными ариями являются жужжащие серенады рыб-мичманов.

Подготовлено по материалам Корнеллского университета.