Luyện tập cải thiện kỹ năng ở chim hót

Học những kỹ năng phức tạp như chơi một nhạc cụ có thể cần đến nhiều năm để thành thạo. Năm ngoái, các nhà khoa học thần kinh MIT báo cáo rằng qua việc nghiên cứu tiếng hót của những loài chim hót nhỏ bé, họ đã có thể nhận biết làm thế nào hai đường não riêng biệt đóng góp vào dạng học “thử và sai” ở những giai đoạn khác nhau trong cuộc đời.

Hiện các nhà nghiên cứu đã thu được những kiến thức mới về cơ chế cụ thể sau khả năng học hỏi này. Trong bài báo được công bố trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Sciences ngày 6 tháng 7, các nhà khoa học báo cáo rằng khi chim manh manh điều hòa tiếng hót, não của nó chứa sự tiến bộ ở một đường não trước khi truyền thông tin học được đến đường thần kinh vận động khác để ghi nhớ lâu dài.

Nghiên cứu này đem lại thêm hiểu biết về sự hoạt động phức tạp của hạch đáy, cấu trúc não có vai trò quan trọng trong việc học và hình thành thói quen ở người. Hạch đáy cũng liên quan đến những chứng rối loạn như bệnh Parkinson, rối loạn ám ảnh cưỡng chế và nghiện thuốc phiện.

Tác giả chính Michael Fee, nhà nghiên cứu thuộc Học viện nghiên cứu não McGovern tại MIT, cho biết: “Loài chim cung cấp một hệ thống phù hợp để nghiên cứu những cơ chế cơ bản về sự đóng góp của hạch đáy đối với khả năng học hỏi. Kết quả của chúng tôi củng cố ý tưởng rằng hạch đáy chính là cổng vào của những thông tin mới thu được và có ảnh hưởng đến hành động của chúng ta”.

Các nhà khoa học báo cáo rằng khi chim manh manh điều hòa tiếng hót, não của nó chứa sự tiến bộ ở một đường não trước khi truyền thông tin học được đến đường thần kinh vận động để ghi nhớ lâu dài. (Ảnh: Học viện công nghệ Massachusetts)

Những con chim manh manh nhỏ học hót bằng cách bắt chước cha của chúng, tiếng hót của những chim trưởng thành chứa nhiều âm tiết trong một chuỗi. Giống như tiếng bi bô của trẻ con, những con chim nhỏ đầu tiên chỉ phát ra được những âm thanh không có tổ chức, nhưng sau khi tập luyện hàng nghìn lần chúng cũng có thể thực hiện thành thạo những âm tiết và giai điệu giống như cha của mình. Đường thần kinh vận động chịu trách nhiệm tạo ra tiếng hót, mà một đường thần kinh khác cần thiết cho việc học cách bắt chước chim cha. Đường thần kinh này, gọi là đường thần kinh não trước (AFP), tương tự như hạch đáy ở người.

Tác giả Aaron Andalman, nghiên cứu sinh tại phòng thí nghiệm của Fee, cho biết: “Đối với nghiên cứu này, chúng tôi muốn biết làm thế nào hai đường thần kinh này hoạt động cùng nhau khi chim đang học hót. Vì vậy chúng tôi đã huấn luyện những con chim một giai điệu khác rồi vô hiệu hóa đường AFP”.

Để huấn luyện những con chim, các nhà nghiên cứu kiểm soát tiếng hót của chúng và tạo ra một âm thanh trong bất cứ khi nào con chim hót một âm tiết ở cao độ thấp hơn bình thường.

Fee giải thích: “Con chim nghe thấy âm thanh không mong đợi này, cho rằng nó đã mắc lỗi, và dần dần thay đổi cao độ của âm tiết để tránh lặp lãi lỗi đó. Sau nhiều ngày, chúng tôi có thể huấn luyện một con chim thay đổi lên hoặc xuống cao độ của một âm tiết”.

Trong một ngày được ấn định, sau 4 tiếng huấn luyện chim nâng cao độ của tiếng hót, các nhà nghiên cứu tạm thời vô hiệu hóa đường AFP bằng một loại thuốc (tetrodotoxin lấy từ cá nóc). Cao độ của tiếng hót ngay lập tức hạ thấp xuống bằng thời điểm ban đầu của buổi huấn luyện – điều này cho thấy những thay đổi chúng vừa học được nằm trong đường thần kinh AFP.

Tuy nhiên các nhà nghiên cứu phát hiện rằng sau 24 giờ đồng hồ, não đã truyền thông tin mới học được từ AFP sang đường thần kinh vận động. Đường thần kinh vận động chứa tất cả những thay đổi cao độ tiếng hót từ những buổi huấn luyện trước đó.

Fee so sánh tác động này với những chỉnh sửa trong một văn bản được lưu lại trong bộ nhớ tạm thời của máy tính rồi sau đó được lưu lại trong ổ cứng. Chính sự tích lũy các thay đổi trong đường thần kinh vận động đã dẫn đến sự phát triển kỹ năng mới.

NIH và Học viện Friends of McGovern tài trợ cho nghiên cứu