Historický prvý experiment svojho druhu preukázal, že mladým vtáčím samcom, ktorí po prvý raz počuli spev dospelého samca, sa do 24 hodín zväčšia a stabilizujú isté štruktúry neurónov v predmetnej časti mozgu. V časopise Nature to oznámil štvorčlenný tím neurobiológov, ktorý viedol Richard Mooney z Dukeovej univerzity v Durhame (štát Severná Karolína, USA). Prvým autorom článku o týchto unikátnych výsledkoch bol jeho kolega Todd Roberts.
Skúmali proces učenia sa spevu u zebričiek, spevavých vtákov pôvodom z austrálskych trópov, ktorých obľubujú aj slovenskí chovatelia. Mladé samce izolovali od dospelých, zotrvávali iba v spoločností samíc, ktoré nespievajú. Stretávali sa tak síce s inými vtáčími hlasovými prejavmi a bežnými zvukmi, no nie so spevom dospelých samcov.
Keď potom mladé samce prvý raz začuli spev dospelých, vedci u nich zaznamenali výrazné zmeny tzv. tŕňov, malých výbežkov na stredne veľkých výbežkoch neurónov, dendritoch, ktorými neuróny prijímajú vzruchy. Do tŕňov prúdia cez nervové spoje, synapsy, signály z veľkých neurónových výbežkov, axónov, ktoré vzruchy naopak vysielajú.
„Očakávali sme, že keď mladé samce premiérovo začujú spev tútora, uvidíme budovanie nových tŕňov na dendritoch a stratu starých tŕňov. Namiesto toho sme však uvideli presný opak, načúvanie spevu tútora rýchlo stabilizovalo predtým dynamické synapsy, čo však sprevádzala vyššia synaptická aktivita“ povedal Richard Mooney.
Pomocou geneticky obmenených vírusov dostali do niektorých neurónov v časti vtáčieho predného mozgu, označovanej HVC, kde sa predpokladá centrum učenia sa a riadenia samotného spevu, zelenú svetielkujúcu bielkovinu. Neuróny, ktoré následne ožiarili laserovým lúčom správnej vlnovej dĺžky, začali svetielkovať. Mikroskopom sledovali „zaživa“ (vtáčie samce pri tom boli pod narkózou) predmetné dendritické tŕne. Zhruba mesiac monitorovali a dokumentovali ich vlastnosti.
Zistili, že mladé vtáky, pre ktoré bola príznačná intenzívnejšia obmena tŕňov pred začutím spevu tútora, sa od tútora naučili viac. Vtáky však skúmali až v neskorej fáze dospievania, takže niektoré mohli zmeškať optimálnu dobu pre učenie sa spevu. „Mladé vtáky, ktoré už mali vysoko stabilné tŕne, sa učiť od tútorov nedokázali,“ povedal Todd Roberts. Tiež zdôraznil, ako očakávali počiatočné štádium vyššej plastičnosti, keďže trvá týždne a niekedy dokonca až mesiace, kým mladý samec verne skopíruje spev tútora.
„Spev dospelého samca je očividne signál, po ktorom priam túži mozog mladého,“ povedal Richard Mooney. Rýchlu stabilizáciu dendritických tŕňov vysvetľuje dôležitosťou spevu z hľadiska komunikácie. Vtáčie samce ho musia zvládnuť naozaj precízne, ak chcú mať šancu, že si nájdu partnerku pre párenie – samice majú „jemné ucho“.
Nové poznatky, hoci sa priamo týkajú vtákov, poslúžia aj v ľudskej neurobiológii. Jednak pri výskume procesov učenia, jednak pri úsilí vrátiť plastičnosť synapsám, čiže schopnosť premodelovať sa a obnoviť funkciu, napríklad po strate sluchu alebo porážke. Ilustrujú, ako zážitok dokáže v mladom mozgu vybudovať stabilné spoje medzi neurónmi, ktoré poskytujú základ pre učenia sa, zahŕňajúce nové správania, ako je spev či reč.