Hersenactiviteit vogel vertaalt naar zangritme

Marysa van den Berg

2021-09-27 08:49:47

veldpotentialen

De elektrische signalen van het vogelbrein voorspellen welke klanken van een lied een zebravink gaat zingen – en wanneer.

Wie weleens luistert naar zingende vogels weet dat een lied niet altijd steeds hetzelfde hoeft te zijn. Net als mensen variëren ook vogels in klanken. Vooral de zebravink is daar goed in. Zijn lied blijkt nu zichtbaar te zien in diens hersenactiviteit, ontdekten onderzoekers van de University of California, San Diego. Ze beschrijven het onderzoek in PLoS Computational Biology.

Vocale prothese

Vogelgezang vertoont veel gelijkenissen met menselijke spraak: het is beide complex én aangeleerd. Onderzoek naar zingende vogels kan daarom ook ons helpen. Op basis van deze kennis kan bijvoorbeeld een vocale prothese worden ontwikkeld. Zo’n machine kan mensen met een spraakgebrek helpen zichzelf toch verstaanbaar te maken.

Met dat doel in het achterhoofd, plantten het onderzoeksteam silicium-elektroden in de hoofdjes van een aantal zebravinkmannetjes. Deze vogels gingen vervolgens zingen, waarna de elektrische breinsignalen werden geregistreerd en geanalyseerd door het team.

Lokale veldpotentialen

De wetenschappers keken vooral naar een specifieke set aan signalen, de zogenoemde lokale veldpotentialen. Deze impulsen ontstaan in de ruimte tussen de hersencellen. Vooral de potentialen in het hersengebied betrokken bij het leren en produceren van klanken werden gebruikt voor het onderzoek. Bij mensen is dit al uitgebreid bestudeerd, maar bij vogels nog maar weinig.

Bepaalde volgordes van klanken die de zebravinken produceerden bleken te linken aan steeds dezelfde soort elektrische breinsignalen. Stel je bijvoorbeeld een lied voor met de klankvolgorde 1, 2, 3, 4. Wanneer de vogel besloot naar 1, 2, 3 of 1, 2, 3, 4, 5 te gaan, konden de onderzoekers dat zien aankomen aan de hand van de lokale veldpotentialen.

Stap dichterbij

Neurobioloog Gabriël Beckers (Universiteit Utrecht) is enthousiast over het onderzoek. “De grootste waarde is dat het belangrijkste diermodel voor neurale mechanismen van spraak, de zebravink, nu gelinkt is met onderzoek naar neuroprotheses voor mensen die niet meer kunnen spreken, zoals ‘locked-in‘ patiënten met de spierziekte ALS.”

“Standaard wordt de elektrische activiteit bij vogels gemeten aan de hand van actiepotentialen, die hersencellen zelf produceren”, vervolgt Beckers. “Hier is slim gekozen voor lokale veldpotentialen. Die zijn makkelijker en langduriger te meten.”

Kanttekening

Een kanttekening volgens Beckers is wel dat wetenschappers zich moeten realiseren dat er nu alleen klankvolgordes zijn voorspeld aan de hand van een bekend zangrepertoire. “Dus op het moment dat de vogel (of mens) niet meer kan praten, kun je geen metingen meer doen om breinsignalen met spraak te linken. Maar dit doet niets af aan dit mooie resultaat in het licht van neuroprothese-onderzoek!”

Bronnen: PLoS Computational Biology, University of California, San Diego

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK! 



Podcast KIJK en luister via JUKE







Meer Nieuws

KIJK editie 11 - 2021
Nieuwste editie

Met onder andere: Worden robots ooit autonoom? - Bijdehante beestjes - Tech-toys