Neuronale Kontrolle variabler und hierarchischer Syntax im Vogelgesang

01.06.2025 bis 31.05.2028

Unser Verhalten, vom alltäglichen Zähneputzen bis hin zur menschlichen Sprache, besteht aus einzelnen Bewegungen oder Vokalisationen, die unser Gehirn in hierarchisch verschachtelten Sequenzen aneinanderreiht. Trotz der Bedeutung solcher hierarchischen Motorkontrolle ist wenig über die zugrunde liegenden neuronalen Mechanismen bekannt. Im Wirbeltiergehirn beruht die flexible Verkettung motorischer Elemente auf thalamokortikalen Schleifen. Um zu klären, wie diese Schaltkreise hierarchische Verhaltenssyntax steuern, ist ein Tiermodell erforderlich, dessen Verhalten eine ähnlich verschachtelte Organisation wie die vieler menschlicher Verhaltensweisen aufweist. In diesem Projekt schlagen wir vor, die komplementäre Expertise zweier Singvogellabore zu nutzen, um die Funktion thalamokortikaler Schaltkreise bei der Produktion hierarchischer Syntax an zwei verschiedenen Singvogelarten zu untersuchen: Japanische Mövchen und Kanarienvögel. Die Silbensequenz im Gesang dieser beiden Vogelarten ist flexibel und bildet eine hierarchische Syntax. Zwischen diesen beiden Arten gibt es allerdings Unterschiede in der Komplexität der Syntax, die Fragen zulassen, die bei jeder Art allein nicht untersucht werden könnten. Frühere Studien zu neuronalen Mechanismen der Gesangsproduktion zeigen, dass die Produktion stereotyper Silbensequenzen auf einer für Vogelgesang spezialisierten thalamokortikalen Schleife beruht. Unsere eigenen Vorarbeiten zeigen, dass Läsionen am kortikalen Eingang einer anderen thalamokortikalen Schleife insbesondere die hierarchische Syntax bei variablen Sängern verändern. Dies legt ein Modell nahe, in dem zwei konzeptuell ineinander verschachtelte Schleifen bestehen, von denen die innere Schleife die laufende Gesangsproduktion steuert, und die äußere die Syntax. Unser Forschungsplan nutzt Algorithmen zur automatischen Erkennung akustischer Signale, Elektrophysiologie und Mikrostimulation, um den Beitrag dieser zweiten Schleife zur hierarchischen Syntax im Vogelgesang zu entziffern. Diese Arbeit hat das Potential neue neuronale Mechanismen aufzudecken, die das Gesangsverhalten auf einer weiteren hierarchischen Ebene steuern. Diese Kollaboration wird einen Grundstein für zukünftige gemeinsame Arbeiten zur prämotorischen Kontrolle von flexiblem und hierarchisch organisiertem Vogelgesang legen.