Ученые доказали способность птиц учиться пению во сне

Американские ученые показали, что сон критически важен для запоминания новых песен у птиц. Нейроны, отвечающие за обучение, активизируются именно тогда, когда птицы спят, сообщается в пресс-релизе работы. Полностью результаты исследователей опубликованы в журнале Nature.

Важная роль сна в процессах запоминания и обучения известна давно, однако детальные механизмы ночной работы нейронов были неясны. Авторы данной работы решили выяснить, как сон влияет на разучивание новых мелодий у зебровых амадин Taeniopygia guttata. Птенцы амадин слушали, как поют взрослые птицы, затем повторяли песни сами сразу после прослушивания и после ночного сна.

С помощью электродов ученые установили, что активность определенных нейронов премоторной коры изменяется во время сна. Исследователи обнаружили зависимость между рисунком активации и услышанными за день мелодиями. Наутро птенцы воспроизводили услышанные в предыдущий день песни не очень хорошо, но к полудню их исполнение заметно улучшалось.

Вторым фактором, положительно сказывающимся на процессе обучения, оказалось повторение. Попытки воспроизвести только что услышанные от "учителя" мелодии приводили к усиленной активации нейронов во время сна. Кроме того, для лучшего запоминания трелей амадинам необходимо было слышать собственное пение. Включение посторонних звуков на большой громкости во время "тренировок" птенцов снижало скорость обучения.

Авторы работы считают, что во время сна у птиц происходят адаптивные изменения в нейронах премоторной коры, интенсивность которых зависят от того, повторяли ли птенцы песни "учителя" и слышали ли они себя во время повторения. Выводы ученых могут оказаться полезными и для человека: механизмы, отвечающие у птиц за приобретение вокальных навыков, во многом схожи с механизмами, лежащими в основе обучения речи и иностранным языкам.

Ученые собрали пульт управления микрочастицами

Немецким ученым удалось собрать из магнитных микрочастиц прототип будущей микролаборатории для медицинских и биологических исследований. Сферы, содержащие оксид железа, были при помощи внешнего магнитного поля собраны внутри проходящих через чип каналов в детали гидравлической системы. Методика формирования микроскопических роторов для насосов и сверхминиатюрных клапанов описана в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Физики из института металловедения, входящего в группу научных центров имени Макса Планка, смогли заставить сферы из ферромагнитного материала сгруппироваться требуемым образом внутри закрытого со всех сторон канала. В пресс-релизе такая техника сравнивается с применяемой мастерами по созданию моделей корабля внутри бутылок - по отдельности сферы поместить внутрь чипа можно, но собранный из них ротор или подвижный элемент клапана через имеющиеся отверстия не проходит.

Рассчитав процесс взаимодействия частиц с магнитным полем, ученые смогли без непосредственного прикосновения к микросферам собрать из них ромбовидные клапаны и зубчатые колеса. Ромб, разворачивающийся в цилиндрической камере, способен перекрывать из нее отдельные выходы (напоминая обычный шаровой кран), а вращающиеся внутри канала зубчатое колесо работает в роли роторного насоса.

Подобные микромашины, несмотря на кажущуюся примитивность, оказываются полезными при создании гидравлических систем, работающих со сверхмалыми количествами жидкости. Прогресс в области биосенсоров уже привел к возможности обнаруживать те или иные вещества в крайне незначительных по объему каплях, теперь же появилась и возможность эффективно распределять анализируемую жидкость по биочипу. Магнитное поле, помогающее собрать роторы и клапаны внутри кремниевых каналов, также приводит микромеханические компоненты в движение, решая тем самым проблему управления минианализатором. В том же самом кремниевом блоке достаточно легко создать проводящие дорожки, микроскопические катушки и элементы системы управления - все детали будут размещены на одной основе, как это уже давно принято делать в электронной технике.

Компактный размер будущих анализаторов на основе дистанционно управляемой микрогидравлической системы окажется неоценим для работающих в экстремальных условиях врачей. Небольшие чипы можно будет брать непосредственно в районы стихийных бедствий, для быстрой и точной диагностики.