Human Frontier Science Program prijs voor Katharina Riebel
Een internationaal onderzoeksteam metgedragsbioloog Katharina Riebel als hoofdonderzoeker en twee internationale medewerkers ontving een Human Frontier Science Program (HFSP) beurs voor het hun onderzoeksvoorstel ‘Seeing voices’: the role of multimodal cues in vocal learning.
Multimodale communicatie
Multimodale communicatie is alomtegenwoordig in de biologie: planten lokken bestuivers met kleur en geur, dieren verleiden met visuele vertoningen en geluiden, en mensen praten en gebaren. Maar terwijl de menselijke literatuur al lang heeft erkend dat voor multimodale communicatie de integratie van meerdere zintuigen nodig is, heeft deze kwestie minder aandacht gehad in de biologie. Omdat vele dierlijke signaleringssystemen vatbaar zijn voor verandering, kunnen ervaringsafhankelijke veranderingen van multimodale communicatie wellicht prelinguistische, algemene kenmerken van menselijk en niet-menselijke dierlijke communicatie zijn.
Vocaal communiceren met visuele hints
Mensen en zangvogels leren beide op vocale wijze en kunnen de communicatiesignalen van andere individuen imiteren. Geluid is essentieel voor de ontwikkeling van vocale communicatie, maar visuele hints, zoals bewegende lippen in spraak of bewegende snavels in vogelgezang, spelen ook een belangrijke rol. Jonge zangvogels zouden zang beter leren wanneer ze geluid en zicht gebruiken dan wanneer alleen geluid beschikbaar is.
Maar waarom is dit het geval? Wordt leren bovorderd door het gelijktijdige horen en zien omdat snavelbewegingen tegelijk met het geluid van zang geleerd worden? Of is het simpelweg zien van een sociale metgezel bevorderend voor de leerprestatie van een vogel? En hoe integreert het brein de multimodale informatie tijdens ontwikkeling? Om deze vragen te onderzoeken wil het team een robot ontwikkelen die jonge vogels kan leren zingen.
Robotleraar
Een robotleraar biedt volledige controle over de visuele en akoestische hints en maakt het mogelijk om te zoeken naar neuromoleculaire correlaties voor auditief-visuele zang integratie in kandidaat neurale netwerken. Zangvogels, en vooral zebravinken, zijn het gangbare dierlijke model voor moleculaire, neurale en ontwikkelingsaspecten van menselijke spraak. Zowel het menselijk brein als het zangvogelbrein vertonen bijvoorbeeld belangrijke functionele breincircuits en bevindingen in het ene systeem kunnen vaak doorgetrokken worden naar onderzoek in het andere systeem.
Het team
Het project verbindt de expertise en infrastructuren van 3 laboratoria met karakteristieke onderzoeksmethodes. Hoofdonderzoeker Katharina Riebel heeft lang gevestigde ervaring met diepgaand experimenteel onderzoek naar het vocale leren van vogels en operante paradigma’s ontwikkeld in Leiden, die functioneren als ‘vogelenquêtes’.
Dr. Wouter Halfwerk, VU Amsterdam/ Smithsonian Tropical Research Institute, Panama, is een sensorisch ecoloog die multimodaal signaleren en de evolutie van communicatiesignalen met gebruik van robotica onderzoekt.
Het werk zal een neurobiologische aanvulling krijgen van Prof. Constance Scharff (FU Berlin). De drie deelnemers delen een gepassioneerde onderzoeksinteresse in de ontwikkeling en evolutie van communicatiesystemen en hebben allen lang ervaren dat losstaande disciplinaire methodes de complexiteit van deze systemen niet kunnen vangen.
Alle 3 kunnen niet wachten om te beginnen aan dit nieuwe synergetische onderzoek, wat de expertise en infrastructuur van drie laboratoria optimaal combineert om antwoord te geven op lang bestaande vragen in communicatieonderzoek.
Human Frontier Science Program
Het Human Frontier Science Program (HFSP) financiert baanbrekend, innovatief onderzoek in levenswetenschappen, en bevordert internationale samenwerking in de geest van wetenschap zonder grenzen. 34 miljoen dollar werd toegekend aan 32 winnende teams. Aanvragen gingen door een streng jaarlang selectieproces in mondiale competitie die begon met 871 ingediende intentieverklaringen van wetenschappers uit 64 verschillende landen over de hele wereld. Dit jaar zijn 7 Young Investigator Grants en 25 Program Grants toegekend. Ieder team ontvangt drie jaar lang gemiddeld 330.000 -375.000 dollar per jaar.