Певчая птица поёт в 3D

Исследование, опубликованное в открытом журнале BMC Biology, отвечает на вопрос «Как поют певчие птицы?». С помощью высокопольной магнитно-резонансной томографии и микро-компьютерной томографии были созданы высокодетализированные 3D-изображения, а также набор данных — «морфом» — голосового органа зебровой амадины (Taeniopygia guttata), сиринкса.

Как и люди, певчие птицы учатся вокализации путём подражания. Поскольку их песни используются для поиска партнёра и защиты территории, пение критически важно для репродуктивного успеха.

Сиринкс, расположенный в точке разделения трахеи на два бронха, уникален для птиц и выполняет ту же функцию, что и голосовые связки у человека. Птицы могут управлять сиринксом с субмиллисекундной точностью, а некоторые даже способны имитировать человеческую речь.

Несмотря на значительный прогресс в изучении нейронного контроля пения, анатомия сложных физических структур, генерирующих звук, оставалась менее изученной.

Международная команда создала интерактивные 3D PDF-модели скелета сиринкса, мягких тканей, хрящевых подушечек и мышц, влияющих на звукообразование. Эти модели детально показывают хрупкий баланс между прочностью и лёгкостью костей и хрящей, необходимый для поддержки и изменения вибрирующих мембран сиринкса на сверхвысоких скоростях.

Доктор Коэн Элеманс из Университета Южной Дании, руководивший исследованием, пояснил: «Эта работа создаёт основу для анализа микромеханики, а также точного нейронного и мышечного контроля сиринкса. Например, мы описали хрящевую структуру, которая может позволять зебровой амадине точно контролировать своё пение, разъединяя частоту звука и громкость». Кроме того, исследователи обнаружили ранее неизвестную Y-образную структуру на грудине, соответствующую форме сиринкса, которая может помогать стабилизировать звукообразование.