Голосовые связки слонов могут раскрыть секреты человеческой речи

До недавнего времени механизм, с помощью которого слоны издают низкочастотные инфразвуковые звуки, оставался предметом споров. Одни учёные предполагали, что это пассивная, вызванная потоком воздуха вибрация тканей гортани, как у людей, а другие — что это активный процесс, требующий нейронного контроля, как кошачье мурлыканье.

В 2010 году, после смерти африканского слона в Берлинском зоопарке Tierpark, исследователи получили возможность изучить его гортань. Учёные из Венского университета Кристиан Хербст и Ангела Штёгер смогли воспроизвести слоновьи звуки, просто пропуская воздух через извлечённую гортань. Это доказало, что вибрация двух голосовых складок по бокам трахеи является пассивной, как и у людей. Результаты были опубликованы в 2012 году.

В новом исследовании, опубликованном в The Journal of Experimental Biology, Хербст детально изучил анатомические и функциональные отличия слоновьих голосовых связок от человеческих.

Анатомические различия:

• Сравнение КТ-снимков показало, что голосовые складки слона расположены под очень острым углом к потоку воздуха (у человека — почти перпендикулярно). Из-за этого передние две пятых складок защищены от воздушного потока.
• Даже с поправкой на диаметр трахеи голосовые связки слона значительно длиннее и на 180% толще, чем у человека.

Функциональные особенности:

• При пропускании тёплого увлажнённого воздуха складки вибрировали пассивно, генерируя звук преимущественно в инфразвуковом диапазоне (ниже 20 Гц).
• Ключевое отличие: у человека основной звук генерируется в момент смыкания голосовых складок. У слона же большая часть звука создаётся в момент их размыкания.
• Паттерны вибрации также отличаются. У человека, когда складки открываются, обычно возникают две поперечные бегущие волны, движущиеся в противоположных направлениях и накладывающиеся друг на друга, образуя стоячую волну.
• У слона, когда связки были натянуты, наблюдалась лишь одна изолированная бегущая волна, перемещавшаяся вдоль складок.

Исследование показывает, что, хотя механизм звукообразования у слонов и людей в основе пассивный, существуют важные анатомические и функциональные различия. Их изучение может помочь лучше понять, как наши собственные голосовые связки создают всё разнообразие человеческой речи.