Svake godine, više od 795.000 ljudi doživi moždani udar, što često dovodi do oštećenja mozga koje narušava njihovu sposobnost govora, hodanja ili obavljanja zadataka. Na sreću, u mnogim slučajevima, ove sposobnosti se mogu povratiti kroz fizikalnu terapiju. Sa praksom, naš mozak ima izuzetne sposobnosti da se ponovo ožiči i popravi nakon oštećenja.
Istraživači u laboratoriji Karlosa Loisa, istraživača profesora biologije na Caltech-u, koriste male ptice zvane zebraste zebe da prouče kako se mozak prepravlja da bi povratio esencijalnu funkcionalnost nakon oštećenja. U novoj studiji, oni otkrivaju da zebraste zebe mogu ponovo da steknu sposobnost da pevaju nakon oštećenja mozga sličnog onom kod žrtava moždanog udara – ali bez vežbanja.
„Zamislite pijanistu koji ima neku vrstu oštećenja mozga i ne može da svira klavir“, kaže Lois. „Ali jednog dana, oni se probude i mogu iznenada ponovo da igraju. Nekako je njihov mozak bio u stanju da se ponovo poveže i pristupi sposobnosti da igraju bez ikakve vežbe. To je ono što smo pronašli kod ptica pevačica.“
Nova studija je naslovljena „Nenadzirana restauracija složenog naučenog ponašanja nakon velikih neuronskih perturbacija“ i objavljena je u časopisu Nature Neuroscience 29. aprila.
Zebraste zebe se ne rađaju sa svojim jedinstvenim pojedinačnim pesmama; svoju pesmu uče slušajući kako im otac peva, i tu istu pesmu pevaju ceo život. Iako imaju urođenu predispoziciju da uče pesme, zebraste zebe neće naučiti pesmu druge vrste, čak i ako je čuju kao mlada ptica. Drugim rečima, mozak zebe je programiran da obrati pažnju i kopira određeni skup zvukova specifičnih za vrstu.
Nova studija je ispitala odrasle mužjake zebe koji su već naučili svoje pesme. Istraživači su se fokusirali na region mozga koji kodira sposobnost pevanja, koji se zove visoki vokalni centar ili HVC. Ovo područje je kritično za ptičiju proizvodnju njene pesme, kontrolišući slogove pesme i redosled kojim se oni proizvode. U studiji, tim je genetski utišao oko 70% neurona u HVC-u, ostavljajući sve ostale neurone u ptičjem mozak netaknut. Kada su životinje pokušale da pevaju, njihove pesme su bile dramatično degradirane i nisu zvučale ništa slično originalu.
Kada je potvrđeno da je pesma potpuno degradirana, ptice su ćutale 10 dana. Nakon ovog vremena, zebrastim zebama je ponovo dozvoljeno da pevaju, a oni su iznenada ponovo stekli sposobnost da pravilno pevaju svoje pesme, kao da se ništa nije dogodilo. Važno je da tokom perioda tišine ptice nisu čule nijednu drugu pesmu ili zvukove, što znači da nisu ponovo učili pesmu – umesto toga, ptice su mogle da preokrenu sopstveni mozak da bi mogle da pristupe sećanju na svoju originalnu pesmu, koristeći samo preostalih 30% neurona u HVC.
Istraživači pretpostavljaju da iako životinje nisu pevale dok su bile budne, možda su „sanjale“ svoje pesme dok su spavale, omogućavajući svom mozgu da se preokrene. Na isti način na koji naši snovi oponašaju naša iskustva kada smo budni, ptičji mozgovi takođe doživljavaju „ponovnu reprodukciju sna“. Tim teoretizira da se mozak u suštini fiksira tokom ove takozvane vanmrežne aktivnosti.
Zatim, istraživači imaju za cilj da snime aktivnost mozga zebe nakon genetske lezije dok ptice spavaju. Ovo će omogućiti timu da posmatra obrasce neuronske aktivnosti u HVC-u i utvrdi da li se region menja tokom spavanja.
Nepromenljiva priroda pesama zebrinih zeba tokom dugih vremenskih perioda čini ih moćnim modelnim sistemom za razumevanje kako mozak proizvodi ponašanje. Pošto je pesma identična svaki put kada je pevaju, istraživači mogu da identifikuju precizne korelacije između moždane aktivnosti i ponašanja i otkriju male razlike. Drugi sistemi modela, kao što su miševi, imaju mnogo više varijacija u svom ponašanju (na primer, miš se ne kreće uvek po lavirintu na potpuno isti način).
Ostaju mnoga pitanja o mozgu na koja se Lois nada da će odgovoriti pomoću zeba kao modela sistema.
„Originalna pesma je uskladištena negde u mozgu, a životinje nekako uspevaju da joj pristupe i koriste ove informacije da se ponovo ožiče“, kaže Lois. „Niko zapravo ne zna kako čuvamo uspomene u mozgu ili kako im pristupamo. Postoji toliko toga što je još uvek potpuno nepoznato o tome kako mozak funkcioniše.“
