Еще одна важная особенность зебровых амадин: окно научения открыто у них лишь ограниченный период времени. Молодая птица может выучить видовую песню только в течение этого срока. По достижении определенного возраста это окно закрывается, и нейроны в соответствующих отделах мозга перестают воспринимать новую информацию. Ответ на вопрос, почему так происходит, может дать ключ к пониманию нашей собственной способности к обучению — и ее ограничений.
Нейробиолог Сара Лондон из Чикагского университета предлагает возможное объяснение: «Усвоение песни учителя меняет мозг молодой птицы таким образом, что влияет на его будущую способность учиться», — говорит она. Проведенное ею исследование показало, что молодые птицы легко воспринимают песню учителя, пока не достигнут 65-дневного возраста. Затем их способность к обучению словно отключается, после чего их пение остается неизменным до конца жизни. В то же время молодые птицы, изолированные от пения старших, способны учиться даже в возрасте старше 65 дней. Вероятно, восприятие пения другой птицы меняет экспрессию ответственных за обучение генов через «эпигенетические» механизмы; в данном случае, говорит Лондон, через действие гистонов — белков, которые покрывают ДНК и участвуют в регуляции экспрессии отдельных генов.
У таких птиц, как пересмешник, канарейка и какаду, окно научения остается открытым намного дольше, практически на протяжении всей жизни, поэтому они могут запоминать новые песни и звуки даже во взрослом возрасте. Хотя взрослым птицам обучение дается сложнее, чем молодым.
Мы, люди, также способны учиться всю жизнь. И, как и пересмешникам и канарейкам, по мере взросления изучение языка дается нам все с бóльшим трудом. Дети учат языки с невероятной скоростью. В первые два-три года жизни они могут без особых усилий овладеть двумя и даже тремя языками без акцента на уровне носителей. Но после полового созревания выучить иностранный язык и говорить на нем без акцента становится гораздо труднее. Часть наших нейронных сетей окончательно формируется в детстве — и не беспричинно. Если бы наш мозг постоянно перестраивался и менялся, он не был бы ни стабильным, ни эффективным. Мы бы могли выучить всё, но не помнили бы ничего. Тем не менее разве не было бы замечательно иметь возможность в любой момент распахнуть окно научения — например, чтобы овладеть урду в 60 лет? На мой взгляд, способность пересмешника запомнить и воспроизвести песню дрозда или гаички в трех-четырехлетнем возрасте вполне сопоставима со способностью беби-бумеров свободно заговорить на кантонском.
НА ВТОРОМ ЭТАПЕ обучения птенец зебровой амадины начинает исследовать возможности своего голоса. Поначалу он издает совершенно случайные звуки, слабые, дрожащие, писклявые и скрипучие, такие как издавал малыш Хани. Точно так же начинающий скрипач пробует свой инструмент. Но постепенно связи между верхним вокальным центром и моторными отделами мозга усиливаются, обеспечивая молодой птице все больше контроля над сиринксом. Примерно в течение недели птенец учится координировать обе стороны сиринкса и начинает воспроизводить узнаваемые слоги, хотя и в произвольном порядке. Он просто берет все звуки, которые слышал и запомнил, и повторяет их вперемешку. Эти ранние усилия называются подпесней и аналогичны стадии лепета у человеческих детей. «Играя» со своим голосом, дети и птенцы учатся контролировать мышцы, необходимые для развития речи и пения. Ученые обнаружили, что в певчем нейронном контуре зебровых амадин есть специальный участок, отвечающий за подпесню и отличный от того, что в дальнейшем используется для воспроизведения зрелой песни. Этот участок носит труднопроизносимое название латерального магноцеллюлярного ядра нидопаллиума.
Переход к образцовой видовой песне занимает следующие несколько недель и месяцев, на протяжении которых новичок тысячи и даже сотни тысяч раз повторяет отдельные слоги и комбинации слогов. Он слышит свои ошибки и исправляет их, добиваясь того, чтобы его исполнение в точности соответствовало зафиксированному в памяти образцу. Хорошее исполнение вознаграждается выбросом «гормонов удовольствия», таких как дофамин и опиоиды. Дофамин побуждает птицу петь еще и еще, а опиоиды обеспечивают вознаграждение за правильное исполнение: чем исполнение ближе к образцу, тем выше удовольствие.
По-видимому, у птиц, как и у людей, важную роль в процессе обучения играет сон. Все больше исследований подтверждает, что человеческий мозг продолжает процесс обучения новому двигательному навыку даже после окончания активной тренировки, особенно во время последующего сна. Это может быть справедливо и для птиц. Зебровые амадины практикуются днем и спят ночью. После прослушивания песни учителя нейроны в певческих отделах мозга ученика демонстрируют всплески активности и во время сна. При этом паттерн активности нейронов отражает порядок освоения фрагментов песни. После сна качество пения у молодых птиц немного снижается, но по мере практики снова улучшается. Удивительно, но чем сильнее падает качество пения утром, тем больше оно совершенствуется в течение дня.
КРАСОТА ПЕСНИ напрямую зависит и от того, кто находится рядом с молодой птицей. Самцы зебровых амадин исполняют два вида песен — направленную и ненаправленную. Когда молодой самец поет в одиночестве, он использует ненаправленное пение, предназначенное для тренировки и общения с другими птицами. Но, если рядом есть самка, он старается проявить все свое вокальное мастерство, повторяясь вновь и вновь. Даже если молодой самец поет пока достаточно плохо, он пытается показать лучшее, на что способен.
«Я слушаю эти два варианта пения — направленную и ненаправленную песню — десятки лет и так и не научился их различать, — говорит Ричард Муни. — Но самки, по всей видимости, прекрасно отличают один от другого. И предпочитают, когда пение самцов максимально точно соответствует стереотипному образцу… Очевидно, в птичьем пении есть много того, что человеческие уши не в состоянии оценить».
Исследования со сканированием мозга, проведенные Эрихом Джарвисом и его коллегами, показали различия в паттернах мозговой активности, когда одинокий самец исполняет ненаправленную песню и когда он поет направленную песню для своей потенциальной партнерши. В первом случае активизируются нервные пути, отвечающие за вокальное научение, вокальный самоконтроль и вокальный моторный контроль. (То же самое происходит, когда он поет в присутствии другого самца.) Но во время любовной песни активизируются только нервные пути, отвечающие за вокальный моторный контроль. Отсюда вытекает поразительное предположение: психическое и когнитивное состояние самца меняется, когда он знает, что его оценивают.
Матери зебровых амадин помогают своим сыновьям учиться имитировать песню отца, подавая различные визуальные сигналы, например машут крыльями или распушают перья.
Все это служит убедительным доказательством того, что обучение у птиц носит социальный характер и опирается на социальные сигналы, как и у людей. Так, человеческие дети не реагируют на особей противоположного пола, но совершенно точно начинают активнее и качественнее лепетать в присутствии своих матерей.
ПРИМЕРНО ПОСЛЕ одного-двух миллионов повторений, проб и ошибок молодая птица начинает воспроизводить поразительно точную версию песни своего учителя. Эта песня «кристаллизует» сложную систему нервных путей в головном мозге, которая, однако, не статична. У некоторых певчих птиц, таких как канарейки, которые в каждом новом сезоне размножения осваивают новые песни, верхний вокальный центр обратимо меняется в размерах в зависимости от сезона: увеличивается весной и уменьшается в конце лета. Поначалу ученые предполагали, что эти изменения вызваны образованием новых связей между нейронами. Но затем Фернандо Ноттебом и его коллеги обнаружили, что в действительности птичий мозг пополняет певчий контур новыми нейронами. «Это привлечение новых нейронов — часть процесса обновления нейронов, непрерывно протекающего в верхнем вокальном центре», — говорит Ноттебом. Ученые маркировали нервные клетки с помощью белков, заставляющих их светиться зеленоватым светом, чтобы в реальном времени наблюдать за тем, как нейроны мигрируют в верхний вокальный центр и образуют синаптические связи с другими нейронами по мере того, как птица учит новую песню. От чего именно зависит миграция нейронов, остается одной из загадок, над которой ломают головы ученые. Пока известно одно: этот необыкновенный вид «нейрогенеза» общий для всех позвоночных, включая человека.
