Zebra finch sangat pandai menyanyi, mereka bisa melakukannya dalam tidur mereka. Dan, menurut para ilmuwan, mereka melakukan segalanya kecuali: Ketika mereka tertidur, kutilang zebra menyalakan daerah otak dan menggetarkan pita suara mereka dengan cara yang meniru suara perang yang membangunkan.
Konten terkait
- Belajar Tidur Adalah Mitos, Tapi Anda Bisa Memperkuat Kenangan Saat Tunda
- Ini Otak Anda di Lagu Favorit Anda
Dalam dua dekade terakhir, para ilmuwan telah menemukan bahwa tidur adalah bagian penting dari daftar lagu belajar zebra finch. Burung finch tidak dilahirkan arias belting; sebaliknya, mereka belajar lagu-lagu mereka di masa remaja, berlatih dan bermain-main di bawah pengawasan seorang tutor dewasa. Tutor akan berkicau dengan sabar untuk murid-muridnya, yang kemudian akan mengucapkan vokalisasi tentatif mereka sendiri. Mendengar suara mereka sendiri tampaknya menjadi elemen penting untuk kutilang zebra kecil saat mereka menguji catatan dan suku kata untuk diri mereka sendiri.
Tentu saja, latihan menjadi sempurna — tetapi bahkan lebih penting? Tidur nyenyak.
Setelah seharian bekerja keras di sekolah, setiap kutilang zebra pergi tidur dengan musik di benaknya — sedemikian rupa sehingga otaknya akan berkedip-kedip dari pola yang sama yang terjadi selama sesi latihan harian. Pita suaranya juga bergetar, tetapi tidak menghasilkan suara apa pun: Burung-burung tidak mendorong udara yang cukup melalui tenggorokan mereka untuk menghasilkan suara yang terdengar.
Para peneliti berteori bahwa burung-burung itu, pada dasarnya, memimpikan lagu — lebih banyak menyinkronkan bibir daripada nyanyian tidur. Ini mungkin ada hubungannya dengan mengkristalkan dan membentuk kembali materi yang dipelajari dari tutor mereka — sebuah fenomena yang sebanding dengan menunda manusia mengemas ingatan dan informasi ke penyimpanan jangka panjang. Di pagi hari, burung finch bangun grogi dan bingung, mengoceh sedikit kurang koheren dari hari sebelumnya — tetapi seiring berjalannya waktu, lagu-lagu mereka membaik.
Para ilmuwan berpikir bahwa mempelajari bagaimana burung menggunakan tidur untuk mempelajari lagu mereka dapat membantu kita memahami proses misterius dari penguasaan bahasa manusia. Seperti ucapan manusia, melodi dari kicau burung itu rumit dan kompleks, dan bahkan mengaktifkan jalur otak dan otot yang sangat mirip dengan yang ada pada manusia.
"Aku punya mimpi gila tadi malam tapi aku lupa menuliskannya." (Flickr / Cathy) Tetapi mempelajari mimpi tentang burung kutilang zebra yang tertidur bukanlah hal yang mudah: Kita tidak bisa mendorong burung-burung untuk bangun dan bertanya. Untuk lebih memahami cara kerja otak burung yang mengantuk ini, kelompok riset Gabriel Mindlin di Universitas Buenos Aires memutuskan untuk bergerak selangkah lebih maju dalam rantai komando musikal. Otak mengendalikan perilaku, tetapi ada perantara yang berotot di antara keduanya. Untuk menerjemahkan pola di otak ke serenade penuh, organ vokal burung harus terlebih dahulu melaksanakan perintah berbaris. Bersama dengan rekan-rekannya, Mindlin, seorang profesor biofisika yang mempelajari mekanisme kicau burung, merancang sebuah sistem untuk secara langsung mengukur aktivitas otot yang terlibat.
Dalam penelitian sebelumnya, tim penelitiannya, dalam kemitraan dengan para ilmuwan di Universitas Utah, menemukan bahwa kutilang zebra menggerakkan otot-otot vokal mereka selaras dengan aktivitas seperti lagu di otak, yang menunjukkan bahwa pembacaan otot bisa menjadi proksi yang baik untuk mengintip ke dalam lamunan melodi burung.
“Sekarang daripada melihat satu sel [otak] pada suatu waktu, kita dapat melihat output dari keseluruhan sistem, dan itu sangat menarik, ” kata Daniel Margoliash, seorang profesor neurobiologi di University of Chicago yang telah mempelajari kicau burung selama lebih dari satu tahun. tiga dekade. Margoliash sebelumnya telah berkolaborasi dengan kelompok Mindlin tetapi tidak terlibat dalam studi ini.
Penelitian ini juga menemukan bahwa tidur bukan hanya waktu untuk berlatih — itu juga dapat memberi burung kesempatan untuk secara diam-diam mengimprovisasi lagu-lagu baru. Otot-otot vokal burung tampak sedikit bergerak di malam hari, menyusun lagu-lagu bisu yang tidak menempel pada naskah siang hari. Penelitian baru ini mampu menangkap variasi yang tidak bisa dipelajari oleh studi sebelumnya pada otak, dan menunjukkan bahwa pikiran musik berkelok-kelok ketika kutilang zebra mengangguk.
Bagi Mindlin, ini sangat besar. "Sekarang kami memiliki model yang tidak membutuhkan otak, " katanya.
Pekan lalu, dalam dua studi baru, kelompok Mindlin memperluas penelitian mereka. Kedua studi fokus pada cara para ilmuwan mempelajari otot-otot vokal kutilang, dengan harapan membuka lebih banyak rahasia dari otak burung yang tertidur.
Pertama, para ilmuwan yang dipimpin oleh Juan Doppler, seorang ahli fisika yang bekerja di bawah pengawasan Mindlin, ingin membuatnya lebih mudah untuk mempelajari otot-otot burung. Berfokus pada otot mungkin merupakan cara yang lebih langsung untuk menangkap mekanisme tunda tidur — tetapi itu masih tidak mudah. Burung pipit zebra dewasa harus menjalani operasi untuk memungkinkan para ilmuwan menempelkan elektroda ke beberapa otot.
Namun, sementara otot-otot ini dipahami untuk secara langsung mengontrol aspek individu dari produksi lagu — misalnya, nada suara yang dihasilkan — mereka juga perlu bekerja bersama. Beberapa terhubung secara fisik, termasuk satu otot yang sangat penting yang disebut syringealis ventralis, yang dikenal mengontrol frekuensi lagu.
Tim menemukan bahwa mengukur aktivitas syringealis ventralis saja dapat dengan andal menangkap dinamika balada kicauan hampir seakurat teknik lama mengukur beberapa otot. Seperti yang diharapkan, aktivitas otot berisi informasi tentang frekuensi, tetapi juga bisa memprediksi kapan motif musik mulai dan berhenti dengan akurasi lebih dari 70 persen.
"Kami bergerak menjauh dari fokus sepenuhnya pada otak dan neuron, dan juga memperhatikan biomekanik, di mana informasi sistem saraf diproses, " kata Doppler. “Ini adalah ide yang kuat. Dalam beberapa kasus, melihat biomekanik dapat memberi Anda wawasan yang tidak begitu jelas dalam sistem saraf. "
Dengan sistem Doppler yang lebih sederhana, yang dijelaskan dalam jurnal Chaos, para peneliti dapat lebih mudah mempelajari lagu-lagu impian burung; Terlebih lagi, memahami mekanisme otot yang kuat ini juga dapat menginformasikan cara kerja sistem vokal sebagai unit fungsional.
"Ciri-ciri otot benar-benar berdarah, " kata Katherine Tschida, seorang neurobiolog di Universitas Duke yang telah mempelajari pembelajaran lagu dalam kutilang zebra. "Anda bisa mendapatkan pembacaan dari satu otot [pada] banyak fitur yang berbeda, terlepas dari kenyataan bahwa otot tersebut bukan penggerak fungsional utama sistem." Tschida, yang tidak terlibat dalam pekerjaan, juga memuji belajar untuk metodologi "kualitas tinggi".
Bagan ini menunjukkan aktivasi otot syringeal di kutilang selama bernyanyi (di atas) dan di malam hari (abu-abu, di bawah). (Young et. Al., Dalam PeerJ (2017)) Dalam studi kedua, sebuah tim yang dipimpin oleh Alan Bush, juga seorang fisikawan di kelompok Mindlin, menemukan bahwa mereka dapat memanipulasi burung-burung untuk melenturkan otot-otot vokal mereka dengan memainkan versi lagu mereka sendiri ketika mereka tidur - suatu bentuk hipnosis harmonik. Bush sangat ingin mempelajari pola-pola bagaimana sebenarnya otot-otot ditembakkan dalam tidur. Baginya, organ vokal bukan hanya boneka yang melaksanakan instruksi utama otak — melainkan, penghubung kreatif antara otak dan perilaku yang dapat menambahkan lonceng dan peluitnya sendiri ke produk akhir. "Banyak kompleksitas sistem sebenarnya berasal dari pinggiran, di mana otot berada, " jelasnya.
Bush dan rekan-rekannya menemukan bahwa ketika otot dibujuk untuk beraktifitas, mereka berperilaku dengan cara semua atau tidak sama sekali. Ketika memainkan potongan-potongan lagu yang menggetarkan nada, otot-otot burung akan bergerak. Bahkan versi sintetis dari lagu-lagu ini, yang diremix ulang di lab, kadang-kadang dapat memperoleh respons organ vokal. Seringkali, otot-otot itu diam — tetapi ketika otot-otot itu tertekuk, mereka akan melakukan urutan penembakan lengkap dari suatu vokalisasi.
Para ilmuwan mengatakan pengetahuan ini membuka cara baru untuk mempelajari bagaimana otot-otot musik didorong ke dalam tindakan.
Karena invasif operasi, Mindlin dan timnya hanya mampu menguji respon otot kutilang zebra dewasa. Namun, percobaan di masa depan dengan teknologi yang lebih maju dapat menjelaskan keadaan mimpi burung muda. Temuan seperti itu mungkin menguatkan penelitian sebelumnya tentang bagaimana remaja zebra finches mainan dengan ajaran tutor mereka dan menambahkan sentuhan pribadi mereka sendiri selama tidur. Tetapi tujuan apa yang bisa digunakan pada orang dewasa, yang telah menguasai melodi mereka?
Margoliash berpikir ini tentang mempertahankan keahlian. "Jika Anda ingin mencapai tingkat presisi yang sangat tinggi, Anda harus bekerja untuk sampai ke sana, dan berlatih untuk tetap di sana, " jelasnya. “Zebra finch — dan manusia — perlu berlatih untuk menjaga kualitas kinerja yang kita capai.”
Suatu hari, dengan kekuatan gabungan dari ilmu saraf dan biofisika, para ilmuwan mungkin benar-benar dapat mengambil lebih dalam ke lagu-lagu tidur. Teknologi belum cukup memenuhi tugasnya — tetapi menjadi semakin kuat setiap hari. Sampai saat itu? Bermimpilah.
