Chickadees använder hjärncells “streckkoder” för att komma ihåg var de gömde sina mellanmål

Chickadees använder hjärncells “streckkoder” för att komma ihåg var de gömde sina mellanmål

Unika mönster av neural aktivering hjälper små fåglar att katalogisera tusentals utspridda matcacher

En svartklädd mes med en nöt i näbben som sitter på ett räcke på en suddig gul bakgrund.
Kreditera:

Luc Pouliot/Getty Images

Svartklädda chickadees slösar inte mat. Dessa svullna små fåglar, med sina överdimensionerade huvuden och mörka ögon som liknar en Beanie Baby, hamstrar alltid extra mat, som bär, frön och insekter. En enda fågel av denna art lagrar sitt överskott i tusentals cacher i hela skogen för att förbereda näring för tider av knapphet.

“När [a chickadee] “Det gömmer ett frö, det bildar ett minne av var fröet är, som det sedan kan använda”, säger Selmaan Chettih, en postdoktor som studerar dessa fåglars neurala aktivitet vid Columbia University. Och det minnet är utomordentligt exakt: Chickadees kan lokalisera platsen för sina utspridda matcacher inom centimeter och komma ihåg vilket föremål de gömde var.

Så hur lagrar och använder dessa fåglar så många minnen? I en ny artikel publicerad i fredags Cell, blev Chettih och hans team förvånade över att upptäcka att svartklädda chickadees aktiverar unika streckkodsliknande mönster i sin hjärna när de gömmer sig och hämtar en matvara. Dessa neurala “streckkoder”, som ännu inte har observerats hos någon annan art, kan tillåta fåglar att lagra och hämta många liknande minnen utan att förväxla dem.


Om att stödja vetenskaplig journalistik

Om du gillar den här artikeln, överväg att stödja vår prisbelönta journalistik genom prenumerera. Genom att köpa en prenumeration hjälper du till att säkerställa framtiden för effektfulla berättelser om upptäckter och idéer som formar vår värld idag.


Precis som däggdjur bildar chickadees och andra fåglar minnen i sin hippocampus. Denna hjärnstruktur, som är relativt stor hos fåglar som lagrar mat, lagrar ögonblicksbilder av tidigare platser eller händelser. Dessa isolerade fragment, kända som episodiska minnen, kan nås senare för att komma ihåg vissa upplevelser.

Mindre är känt om hur chickadees får tillgång till episodiska minnen för att hitta ett specifikt gömställe. Chettih och hans team hade från början tänkt att denna process skulle vara relaterad till en undergrupp av neuroner i hippocampus som kallas platsceller, som kodar platsen för ett djur vid en viss tidpunkt och bildar en kognitiv karta. Till exempel, när en chickadee bildar ett nytt minne medan de sätter ett frö på en viss plats, kan en högre koncentration av platsceller i hippocampus aktiveras för den specifika platsen.

För att testa detta placerade Chettih och hans team en grupp chickadees i en arena med 128 potentiella gömställen för mat täckta av flikar. De försåg kycklingarna med solrosfrön genom motoriserade matare som bara var öppna under korta intervaller, vilket uppmuntrade fåglarna att spara frön till senare. Forskarna utrustade varje chickadee med en extremt lätt hjälm som mätte neural aktivitet i hippocampus och använde flera högupplösta kameror för att registrera varje fågels aktivitet från flera synvinklar när den gömde varje frö.

Teamet förväntade sig att hitta olika aktiveringar av kycklingarnas platsceller när de lagrade frön på olika platser. Men den cellulära aktiviteten på platsen förblev faktiskt relativt stabil. Istället hittade forskarna spridda neurala mönster som aktiverades i cirka 7 procent av nervcellerna i chickadeernas hippocampus varje gång fåglarna lagrade ett frö under en flik. När chickadeen återvände till den specifika fröcachen, återaktiverades samma neurala mönster.

Teamet jämförde dessa mönster med streckkoder eftersom var och en var unik och verkade lagra information relaterad till ett specifikt episodiskt minne. “Om du tänker på en streckkod i en stormarknad kan du lagra mycket information med den etiketten om maten, som dess pris, namn och var den finns i butiken”, säger Chettih. Han tror att neurala streckkoder i chickadees fungerar på ett liknande sätt och lagrar information som när och var en fågel gömde ett specifikt frö.

Medan var och en av en talgoxes neurala streckkoder endast involverar cirka 7 procent av neuronerna i dess hippocampus, aktiverade den särskilda undergruppen av neuroner förändringar. Till exempel, även när en chickadee gömmer ett livsmedel precis bredvid ett annat gömställe, aktiveras en annan streckkod som involverar en annan uppsättning neuroner i fågelns hippocampus.

Forskarna hävdar att dessa unika streckkoder ger fåglar ett tydligt och snabbt sätt att lagra icke-störande minnen om var specifika saker är gömda. Om de bara använde platsceller för att koda alla dessa platser, kan saker och ting bli förvirrande, säger Chettih. Utan streckkoden kan det bli lika svårt att särskilja närliggande cacher som att skilja på liknande men omärkta föremål bredvid varandra i snabbköpsgången.

Scott MacDougall-Shackleton, en psykolog och biolog vid Western University i Ontario som studerar sångfåglars kognition och beteende, säger att resultaten är “mycket nya och spännande.” Och du skulle bli förvånad om andra fåglar som lagrar mat inte använde liknande neurala streckkoder för att komma ihåg var de gömde ett specifikt frö. “Användningen av dessa streckkoder som en proxy för andra typer av viktiga händelser i en mängd olika fågelarter, och kanske andra djur, verkar troligt”, säger han.

Chettih spekulerar i att liknande hippocampala neuronala processer kan förekomma hos däggdjur, inklusive människor. Att observera dessa korta streckkodsmönster kan dock vara svårt hos andra djur. Kycklingarnas frögömmande beteende gjorde det relativt enkelt att avgöra när fåglarna aktivt bildade nya platsbaserade minnen. Hos andra djur kan det vara svårare att avgöra när detta händer. – Det skulle vara svårt att se streckkoden om man inte visste exakt när och var man skulle leta efter den, säger Chettih. “Det kan finnas i andra organismer, men det har ännu inte upptäckts.”

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *