Os tentilhões da zebra são tão bons em cantar que poderiam fazê-lo durante o sono. E, de acordo com os cientistas, eles fazem tudo menos: enquanto dormem, os tentilhões-zebra acionam as regiões cerebrais e vibram suas cordas vocais de maneiras que imitam o warbling da vigília.
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Nas últimas duas décadas, os cientistas descobriram que o sono é uma parte crítica do repertório de aprendizado de canções do zebra finch. Os tentilhões não nascem árias; em vez disso, eles aprendem suas canções na adolescência, praticando e mexendo sob a supervisão de um professor adulto. O tutor vai se esforçar pacientemente por seus alunos, que então expressarão suas próprias vocalizações. Ouvir suas próprias vozes parece ser um elemento crucial para pequenos tentilhões-zebra enquanto eles testam as notas e sílabas por si mesmos.
Certamente, a prática leva à perfeição - mas ainda mais crucial? Uma boa noite de sono.
Depois de um dia duro na escola, cada passarinho zebra vai para a cama com música na mente - tanto que seu cérebro entra e sai dos mesmos padrões que ocorrem durante as sessões diárias de prática. Suas cordas vocais vibram também, mas não produzem nenhum som: os pássaros não estão empurrando ar suficiente através de suas gargantas para gerar ruído audível.
Pesquisadores teorizam que os pássaros estão, na verdade, sonhando com música - mais sincronização labial do sono do que cantar para dormir. Isso pode ter muito a ver com a cristalização e a reformulação do material aprendido com seus tutores - um fenômeno comparável a adormecer os seres humanos empacotando memórias e informações em armazenamento a longo prazo. De manhã, os tentilhões acordam grogue e desorientados, balbuciando um pouco menos coerentemente do que no dia anterior - mas à medida que o tempo avança, suas músicas melhoram.
Os cientistas acham que estudar como os pássaros usam o sono para aprender suas canções pode nos ajudar a entender o misterioso processo de aquisição da linguagem humana. Assim como a fala humana, as melodias do canto dos pássaros são intricadas e complexas, e até mesmo ativam vias cerebrais e músculos muito semelhantes aos humanos.
"Eu tive esse sonho louco ontem à noite, mas esqueci de escrevê-lo." (Flickr / Cathy) Mas estudar a paisagem dos sonhos de um tentilhão sonolento não é tarefa fácil: não é como se pudéssemos cutucar os pássaros e perguntar. Para entender melhor o funcionamento interno desses pássaros sonolentos, o grupo de pesquisa de Gabriel Mindlin na Universidade de Buenos Aires decidiu dar um passo adiante na cadeia do comando musical. Os cérebros controlam o comportamento, mas há um intermediário musculoso entre os dois. Para traduzir o padrão no cérebro para uma serenata completa, o órgão vocal de um pássaro precisa primeiro realizar as ordens de marcha. Juntamente com seus colegas, Mindlin, professor de biofísica que estuda a mecânica do canto dos pássaros, projetou um sistema para medir diretamente a atividade dos músculos envolvidos.
Em trabalhos anteriores, sua equipe de pesquisa, em parceria com cientistas da Universidade de Utah, descobriu que os tentilhões-zebra movem seus músculos vocais em sincronia com a atividade musical no cérebro, indicando que a leitura dos músculos pode ser um bom substituto para a observação. nos devaneios melódicos dos pássaros.
“Agora, em vez de olhar para uma célula [cerebral] de cada vez, podemos ver a saída de todo o sistema, e isso é muito emocionante”, diz Daniel Margoliash, professor de neurobiologia da Universidade de Chicago que estudou o canto dos pássaros por mais de três décadas. Margoliash já havia colaborado com o grupo de Mindlin, mas não estava envolvido nesses estudos.
O estudo também descobriu que o sono não era apenas um momento para ensaiar - também pode dar aos pássaros a chance de improvisar novas melodias. Os músculos vocais dos pássaros parecem ficar ligeiramente fracos durante a noite, compondo músicas silenciosas que não se prendem aos roteiros do dia. Esta nova pesquisa foi capaz de captar a variação que os estudos anteriores do cérebro não conseguiam, e sugere que a mente musical serpenteia quando os tentilhões da zebra cochilam.
Para Mindlin, isso era enorme. "Agora temos um modelo que não precisa do cérebro", diz ele.
Na semana passada, em dois novos estudos, o grupo de Mindlin expandiu suas pesquisas. Ambos os estudos se concentram no modo como os cientistas estudam os músculos vocais dos tentilhões, na esperança de desvendar mais segredos do cérebro adormecido.
Primeiro, os cientistas liderados por Juan Doppler, um físico que trabalha sob a supervisão de Mindlin, queriam facilitar o estudo dos músculos das aves. Concentrar-se nos músculos pode ser uma maneira mais direta de capturar a mecânica das serenatas de cochilar - mas ainda assim não é fácil. Tentilhões zebra adultos devem passar por uma cirurgia para permitir que os cientistas fixem eletrodos em vários músculos.
No entanto, embora esses músculos sejam entendidos como controlando diretamente os aspectos individuais da produção musical - por exemplo, o tom do som produzido - eles também precisam trabalhar juntos. Vários estão fisicamente conectados, incluindo um músculo particularmente importante chamado syringealis ventralis, que é conhecido por controlar a freqüência de uma música.
A equipe descobriu que medir a atividade do syringealis ventralis sozinho poderia capturar de forma confiável a dinâmica das baladas de pássaros quase tão precisamente quanto a antiga técnica de medir múltiplos músculos. Como esperado, a atividade do músculo continha informações sobre frequência, mas também podia prever quando os motivos musicais começaram e pararam com mais de 70% de precisão.
"Estamos nos afastando de nos concentrar completamente no cérebro e nos neurônios, e também prestando atenção à biomecânica, onde a informação do sistema nervoso é processada", diz Doppler. “Esta é uma ideia poderosa. Em alguns casos, olhar para a biomecânica pode fornecer percepções que não são tão claras no sistema nervoso. ”
Com o sistema mais simples de Doppler, descrito na revista Chaos, os pesquisadores podem estudar mais facilmente as canções dos sonhos das aves; Além disso, compreender a mecânica desse poderoso músculo também pode informar como o sistema vocal funciona como uma unidade funcional.
"As características do músculo realmente sangram", diz Katherine Tschida, neurobióloga da Duke University que estudou o aprendizado de canções em tentilhões-zebra. "Você pode obter uma leitura a partir de um único músculo [em] um monte de características diferentes, apesar do fato de que o músculo não é principalmente o driver funcional do sistema." Tschida, que não estava envolvido no trabalho, também elogiou o estudo por sua metodologia de “alta qualidade”.
Este gráfico mostra a ativação dos músculos syringeal em um tentilhão durante o canto (acima) e à noite (cinza, abaixo). (Young et al., Em PeerJ (2017)) No segundo estudo, uma equipe liderada por Alan Bush, também físico do grupo de Mindlin, descobriu que eles podiam manipular os pássaros para flexionar seus músculos vocais tocando versões de suas próprias músicas enquanto dormiam - uma forma de hipnose harmônica. Bush estava ansioso para estudar os padrões de como os músculos realmente disparavam no sono. Para ele, o órgão vocal não é apenas um boneco que executa as instruções do mestre - ao contrário, é uma ligação criativa entre o cérebro e o comportamento, que pode adicionar seus próprios sinos e assobios ao produto final. “Grande parte da complexidade do sistema está realmente vindo da periferia, onde estão os músculos”, explica ele.
Bush e seus colegas descobriram que, quando os músculos são estimulados à atividade, eles se comportam de um modo de tudo ou nada. Quando jogados trechos de si mesmos cantando músicas, os músculos das aves se contorciam de maneira confiável. Mesmo versões sintéticas dessas músicas, remixadas no laboratório, poderiam, às vezes, provocar respostas de órgãos vocais. Frequentemente, os músculos ainda estavam imóveis, mas quando eram estimulados a flexionar, executavam a sequência completa de disparo de uma vocalização.
Os cientistas dizem que esse conhecimento abre novas maneiras de estudar como a musculatura musical é estimulada em ação.
Devido à invasividade da cirurgia, Mindlin e sua equipe só foram capazes de testar as respostas musculares de tentilhões zebra adultos. No entanto, futuros experimentos com tecnologia mais avançada podem lançar luz sobre os estados oníricos das aves jovens. Tais achados podem corroborar pesquisas anteriores sobre como as zebras adolescentes brincam com os ensinamentos de seus tutores e acrescentam seus próprios toques pessoais durante o sono. Mas que propósito isso poderia servir aos adultos, que já dominaram suas melodias?
Margoliash acha que é sobre manter a expertise. “Se você quer alcançar um nível muito alto de precisão, precisa trabalhar para chegar lá e praticar para ficar lá”, explica ele. "Os tentilhões-zebra e os humanos precisam praticar para manter a qualidade do desempenho que alcançamos."
Algum dia, com as forças combinadas da neurociência e da biofísica, os cientistas poderão realmente mergulhar mais profundamente nas canções do sono. A tecnologia ainda não alcançou a tarefa - mas está se tornando mais poderosa a cada dia que passa. Até então? Continue sonhando.
