Нейробіологічні докази: птахи репетирують пісні та польоти у фазі швидкого сну

Новітні наукові розробки розкривають складний внутрішній світ птахів, натякаючи, що феномен сновидінь є давньою та адаптивною функцією мозку, глибоко вкоріненою в еволюції. Хоча когнітивні здібності тварин часто ігнорувалися, сучасна нейронаука демонструє функціональні паралелі між пташиним та людським мозком, незважаючи на їхню структурну відмінність. Ця нова парадигма підкреслює, що механізми, які керують складними процесами, такими як навчання та пам'ять, можуть бути універсальними для різних класів хребетних.

Птахи володіють унікальною структурою, відомою як Дорсальний Вентрикулярний Хребет (DVR), яка, як доведено, виконує функції, аналогічні функціям неокортексу ссавців. Дослідження, проведені вченими з Рурського університету та Інституту біологічного інтелекту Товариства Макса Планка, використовували функціональну магнітно-резонансну томографію (фМРТ) для моніторингу 15 голубів у складних умовах сну, щоб зафіксувати патерни активації мозку під час швидкого сну (REM). Ці дослідження підтверджують, що DVR, який отримує зорові, слухові та соматосенсорні проєкції, функціонально збігається з неокортексом ссавців, незважаючи на відмінне ембріональне походження. Спостереження за сплячими голубами виявили специфічну мозкову активність у фазі REM, що свідчить про ментальну репетицію. Дані фМРТ показали високу активність у ділянках, відповідальних за візуальну обробку та просторову навігацію, що дозволяє припустити, що голуби уві сні переживають польоти. Крім того, було зафіксовано активацію мигдалеподібного тіла, що, за словами співавтора дослідження Джаніни Унгурян, може вказувати на емоційне забарвлення цих сновидінь.

Паралельно, дослідження зебрових в'юрків продемонстрували, що активність у їхньому передньому мозку під час REM-сну точно відтворювала патерни нейронних розрядів, зафіксованих під час вивчення їхніх пісень протягом дня, що є прямим доказом вокальної практики уві сні. Структурно, DVR складається з нідопаліуму та мезопаліуму, і нещодавні відкриття показали, що його слухові та зорові зони організовані у високоінтегровані шари, що нагадує внутрішні контури сенсорних кортексів ссавців. Наявність REM-подібної активності у стародавньому стовбурі мозку страусів, одних із найдавніших птахів, наштовхує на думку, що механізм сновидінь міг зародитися саме в цій архаїчній частині нервової системи.

Порівняльний аналіз показує, що, хоча анатомія DVR відрізняється від шестишарового неокортексу, обидві структури розвиваються з теленцефалону і використовують спільний набір клітинних типів, включаючи IT-нейрони, що свідчить про паралельну еволюцію для досягнення схожих когнітивних функцій. Ці дані розширюють розуміння загальної нейробіології сну, переносячи фокус із простого відновлення організму на активну роль сну у закріпленні складних навичок, таких як політ та вокалізація. Наприклад, у ящірок, які також є сауропсідами, спостерігалася NREM-активність сну у поєднанні з мікрорухами, що вказує на ширше поширення цих явищ серед рептилій та птахів. Таким чином, сновидіння у птахів є критично важливим етапом для вдосконалення поведінкових репертуарів, що забезпечує їхню високу адаптивність у складному середовищі.