La música puede ser una forma poderosa de expresión. Es especialmente importante para los pájaros cantores, como los pinzones cebra, que aprenden las canciones de sus padres para cortejar a sus compañeros.
Hasta ahora, los científicos generalmente han pensado en el desarrollo vocal del pájaro en términos de cómo un circuito en el cerebro aprende una canción. Pero un nuevo estudio realizado por investigadores de la Universidad de Pensilvania investigó cómo los pinzones cebra aprenden canciones desde una perspectiva diferente.de observar cómo el cerebro del pájaro aprende una canción, estudiaron cómo una parte de su cerebro, que llamaron el "tutor", enseña a otra parte de su cerebro, el "estudiante".
Los investigadores descubrieron que para enseñar de manera efectiva, el tutor debe adaptar su estilo de enseñanza a la mejor manera de aprender del estudiante. El estudio, titulado "Reglas y mecanismos para un aprendizaje eficiente en dos etapas en los circuitos neuronales", apareció hoy en la revista eLife .
La investigación fue dirigida por Vijay Balasubramanian, profesor de física en la Escuela de Artes y Ciencias de Penn, y Tiberiu Tesileanu, un erudito visitante cuya cita principal es en el Centro de Graduados de la Universidad de la Ciudad de Nueva York. Bence Ölveczky, profesor de ciencias orgánicas ybiología evolutiva en la Universidad de Harvard, también contribuyó al estudio.
Uno puede pensar en el proceso de aprendizaje del pájaro como un músico aprendiendo una pieza sobre el violín: después de practicar la canción una y otra vez hasta que suene bien, tocarla se convierte en algo natural para el violinista.
En el caso de los pinzones cebra, el pájaro escucha la canción, la recuerda, la canta de nuevo y continúa ajustándola durante un período de aproximadamente un mes hasta que suene bien. A medida que el pájaro canta, aprende a controlar su siringe,El órgano vocal del animal y sus músculos respiratorios.
"Comienzan a balbucear, y luego finalmente se congela en trinos y frases y suena como una canción", dijo Balasubramanian.
La clave de este aprendizaje es que las sinapsis en el cerebro se fortalecen o debilitan según las propias experiencias del mundo. Gran parte del enfoque en el campo se ha centrado en las reglas de aprendizaje, cómo estas sinapsis cambian la fuerza. Un ejemplo de esto es el Hebbregla, que dice que dos neuronas que se disparan por coincidencia al mismo tiempo fortalecerán su sinapsis.
Pero a menudo, dijo Balasubramanian, una parte del cerebro tiene que enseñar a otra parte del cerebro cómo hacer algo. Entonces, cuando la parte del cerebro del estudiante está aprendiendo a cantar una canción, la parte del tutor tiene que decirle sila canción que produjo fue buena o mala y dio instrucciones sobre cómo mejorar. Los investigadores decidieron centrarse en estas reglas de enseñanza.
Hay muchos estilos diferentes de aprendizaje que el estudiante que toca el violín podría tener. Algunas personas son aprendices auditivos; otras son aprendices visuales. Dependiendo del estilo de aprendizaje, los diferentes tipos de enseñanza pueden ser más o menos efectivos. Los investigadores encontraron queLo mismo es cierto en los cerebros de los pájaros cantores: según las reglas de plasticidad sináptica, que son las reglas de aprendizaje utilizadas por las neuronas, los diferentes tipos de reglas de enseñanza en el cerebro serán más efectivos.
"Dependiendo de cómo la neurona cambie su fuerza de conexiones", dijo Balasubramanian, "la señal de enseñanza proveniente de otro lugar debe adaptarse al área del cerebro que está tratando de aprender, de tal manera que la ayude a aprender bienEn este documento, elaboramos buenas reglas de enseñanza, o cómo el maestro debe adaptarse al alumno para enseñarlo bien, y los usamos para tratar de hacer algunas predicciones sobre cómo funcionaría el aprendizaje en el sistema de aprendizaje de canciones del pájaro."
Dijo que en algunas situaciones el maestro debería corregir los errores del alumno de inmediato cuando ocurran. En otros casos, el maestro no debería corregir las cosas instantáneamente, sino que debería considerar a largo plazo si el alumno estaba bien y corregirrendimiento global.
"Existen estos modos diferentes de enviar señales correctivas dependiendo de la naturaleza de la regla de aprendizaje utilizada por el estudiante", dijo Balasubramanian. "Si no se ajusta, el circuito de aprendizaje en esa parte del cerebro funcionará realmente mal".
Balasubramanian y Tesileanu usaron datos compilados por Ölveczky a partir de registros de neuronas en diferentes áreas del cerebro de las aves: el área de estudiantes RA, el área de maestros LMAN y el área de "conductores" HVC, que cuenta los latidos del pájaro.estos datos para obtener un marco matemático general que se aplicaría a este conjunto de datos y posiblemente a otros
Los investigadores trataron de descubrir cómo se debería adaptar el tutorial al alumno y comprender el sistema en varios niveles.
"Modelar el cerebro, o cualquier otro sistema, se realiza mejor a varias escalas", dijo Tesileanu. "Si desea describir una raqueta de tenis que golpea una pelota, por ejemplo, no la estudiaría a la escala deátomos y mecánica cuántica. En el cerebro, no siempre se quiere bajar al nivel neural para descubrir qué está sucediendo; es posible que desee comprender diferentes niveles en la jerarquía ".
Los investigadores esperan pensar en esta idea de aprendizaje y enseñanza combinados en cerebros de mamíferos y redes corticales, que permiten el aprendizaje de la función motora. El aprendizaje, dijo Balasubramanian, no solo involucra al estudiante. También involucra al maestro. Es importantepara comprender los roles de ambas áreas del cerebro.
"Durante eones, las estructuras en el cerebro se han adaptado entre sí para producir funciones", dijo. "Sospecho que es solo el caso de que las áreas del cerebro están adaptadas para enviarse mensajes entre sí de manera que funcionen bien. Ipensar que es una nueva palanca o palanca para la investigación pensar en eso: cómo un área de tutor del cerebro debe estructurar sus señales para que un área de estudiantes pueda beneficiarse de la señal lo mejor posible dadas sus limitaciones y su regla de aprendizaje ".
La investigación fue financiada por la Fundación Swartz y la National Science Foundation.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Pennsylvania . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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