Пение в мозге: певчие птицы поют как люди

Исследование, опубликованное в Journal of Neuroscience, показало, что голосовые мышцы певчих птиц работают аналогично мышцам человека-оратора или певца. Работа с бенгальскими зябликами продемонстрировала, что каждая из их вокальных мышц может менять свою функцию для воспроизведения различных параметров звука, подобно тому, как это делает тренированный оперный певец.

"Наше исследование предполагает, что воспроизведение действительно сложной песни зависит от способности мозга птицы направлять сложные изменения в комбинациях мышц", — говорит Сэмюэл Собер, биолог из Университета Эмори и ведущий автор работы. "С точки зрения вокального контроля, мозг птицы кажется таким же сложным и удивительным, как и человеческий мозг".

Например, высота тона важна для вокализации птиц, но нет ни одной мышцы, отвечающей исключительно за её контроль. "Они не просто сокращают одну мышцу, чтобы изменить высоту тона, — объясняет Собер. — Им приходится активировать множество различных мышц согласованно, и эти изменения различны для разных вокализаций. В зависимости от того, какой слог поёт птица, конкретная мышца может повышать или понижать высоту тона".

Ранее проведённые исследования раскрыли некоторые механизмы работы человеческой "голосовой коробки" — гортани. В гортани находятся голосовые связки и ряд мышц, которые помогают контролировать высоту тона, амплитуду и тембр.

У птиц вместо гортани есть голосовой орган — сиринкс, который расположен глубже в теле и содержит их голосовые связки. В то время как у человека один набор голосовых связок, у певчей птицы их два, что позволяет ей производить два разных звука одновременно, гармонируя сама с собой.

"Множество исследований изучают активность мозга и её связь с поведением, но именно мышцы преобразуют результат работы мозга в поведение, — отмечает Собер. — Мы хотели понять физику и биомеханику того, что делают мышцы певчей птицы во время пения".

Исследователи разработали метод с использованием электромиографии (EMG) для измерения того, как нейронная активность птиц активирует производство конкретного звука через сокращение определённой голосовой мышцы.

Результаты показали сложную избыточность вокальных мышц певчей птицы. "Это говорит нам о том, насколько сложны нейронные вычисления для управления этим действительно красивым поведением", — говорит Собер, добавляя, что у певчих птиц есть сеть областей мозга, которой нет у не певчих птиц.