Οι άνθρωποι και άλλα θηλαστικά μπορούν να παράγουν ένα ευρύ φάσμα ήχων, ενώ ρυθμίζουν επίσης την ένταση και τον τόνο τους. Αυτοί οι ήχοι, γνωστοί και ως φωνές θηλαστικών, παίζουν κεντρικό ρόλο στην επικοινωνία μεταξύ ζώων του ίδιου και διαφορετικού είδους.
Ερευνητές της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου του Στάνφορντ πραγματοποίησαν πρόσφατα μια μελέτη με στόχο την καλύτερη κατανόηση των νευρικών μηχανισμών που στηρίζουν την παραγωγή και τη ρύθμιση των φωνητικών θηλαστικών. Η εργασία τους, που δημοσιεύτηκε στο Nature Neuroscience, προσδιορίζει ένα νευρικό κύκλωμα και ένα σύνολο γενετικά καθορισμένων νευρώνων στον εγκέφαλο του ποντικιού που παίζουν βασικό ρόλο στην παραγωγή ήχου.
«Όλα τα θηλαστικά, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων, φωνάζουν σπρώχνοντας αέρα πέρα από τις φωνητικές χορδές του λάρυγγα, οι οποίες δονούνται για να παράγουν ήχο», δήλωσε στο Medical Xpress ο Avin Veerakumar, συν-συγγραφέας της εργασίας. “Τα ακουστικά χαρακτηριστικά του ήχου, όπως η ένταση και το ύψος, μεταφέρουν νόημα στον ακροατή και ελέγχονται από περίπου 40 διαφορετικούς μύες. Παρά τη σημασία της φωνητικής φωνής και τον επιπολασμό των διαταραχών της ομιλίας, έχουμε περιορισμένη κατανόηση του τρόπου με τον οποίο ο εγκέφαλος παράγει ήχο και ελέγχει τα ακουστικά χαρακτηριστικά.”
Προηγούμενες μελέτες δείχνουν ότι το εγκεφαλικό στέλεχος, η δομή που συνδέει την κύρια δομή του εγκεφάλου με τον νωτιαίο μυελό, παίζει καθοριστικό ρόλο στην παραγωγή ήχου των θηλαστικών. Ο πρωταρχικός στόχος της πρόσφατης εργασίας του Veerakumar και των συναδέλφων του ήταν, επομένως, πρώτα να εντοπιστούν συγκεκριμένοι νευρώνες του εγκεφαλικού στελέχους που υποστηρίζουν τις φωνές.
Οι αναλύσεις που έγιναν από τον Veerakumar και τους συναδέλφους του έδωσαν μερικά πολύ ενδιαφέροντα αποτελέσματα. Πρώτον, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ένα γονίδιο που ονομάζεται νευροτενσίνη εκφραζόταν σε ένα μικρό σύμπλεγμα περίπου 160 νευρώνων εντός του οπισθοαμφιγκούς πυρήνα. Στη συνέχεια πραγματοποίησαν περαιτέρω πειράματα, στα οποία χρησιμοποίησαν οπτογενετικές τεχνικές για να χειριστούν τους νευρώνες που εξέφραζαν αυτό το γονίδιο καθώς κατέγραφαν τις φωνές των ποντικών.
«Διαπιστώσαμε ότι οι νευρώνες που εκφράζουν τη νευροτενσίνη ενεργοποιήθηκαν τόσο κατά τη διάρκεια των φωνητικών φωνημάτων τόσο σε νεογνά όσο και σε ενήλικες», είπε ο Veerakumar. «Δείξαμε επίσης ότι οι νευρώνες νευροτενσίνης ήταν απαραίτητοι για την παραγωγή ήχου, καθώς τα ποντίκια κατέστησαν βουβά όταν αυτοί οι νευρώνες αφαιρέθηκαν. Αξιοσημείωτο είναι ότι η ενεργοποίηση των νευρώνων νευροτενσίνης έκανε τα ποντίκια να φωνάζουν ακόμη και υπό γενική αναισθησία και αυξάνοντας την πυροδότηση Ο ρυθμός αυτών των νευρώνων αύξησε την ένταση, αλλά όχι το ύψος, του παραγόμενου ήχου».
Τα αποτελέσματα που συγκέντρωσαν ο Veerakumar και οι συνεργάτες του υποδηλώνουν ότι οι νευρώνες που εκφράζουν τη νευροτενσίνη στον οπισθοδρομικό πυρήνα δεν εμπλέκονται μόνο στην παραγωγή φωνητικών φωνημάτων του ποντικιού, αλλά ελέγχουν επίσης την ένταση των ήχων που παράγονται από τα ζώα. Οι νευρώνες νευροτενσίνης φαίνεται να το πετυχαίνουν αυτό συνενεργοποιώντας τους κινητικούς νευρώνες που ελέγχουν ειδικά τη φωνητική χορδή και τους κοιλιακούς εκπνευστικούς μύες.