Общий механизм производства звуков у людей и птиц
Новое исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, показывает, что, несмотря на совершенно разное звучание, одни и те же физические механизмы лежат в основе пения птиц и человеческой речи.
Люди и птицы выглядят и звучат по-разному, а их голосовые органы эволюционировали независимо. Однако исследование доказывает, что и те, и другие используют идентичный физический механизм для приведения в движение голосовых связок и генерации звука.
"Науке уже более 60 лет известно, что речь и пение у людей управляются механизмом, называемым миоэластико-аэродинамической теорией (MEAD). Мы впервые показали, что птицы используют точно такой же механизм для вокализации. Возможно, MEAD окажется широко распространённым механизмом среди всех наземных позвоночных", — говорит ведущий автор работы, доцент д-р Коэн Элеманс из Университета Южной Дании.
В течение года учёные изучали шесть видов птиц из пяти разных групп — от зебровой амадины (15 грамм) до страуса (200 кг). У всех исследуемых птиц был выявлен механизм MEAD.
Как работает MEAD у человека
В человеческой гортани (ларинксе) воздух из лёгких проходит мимо голосовых связок, заставляя их колебаться из стороны в сторону. С каждым колебанием гортань закрывается и открывается, прерывая поток воздуха и создавая звуковые импульсы.
"Такие колебания голосовых складок происходят от примерно 100 раз/сек в обычной речи до одной из самых высоких нот в опере — около 1400 раз/сек (F6 в «Волшебной флейте» Моцарта)", — добавляет соавтор, эксперт по голосу д-р Ян Швец.
MEAD у птиц
С 1646 года известно, что птицы издают звуки не с помощью гортани. Вместо этого они используют уникальный орган — сиринкс, расположенный глубоко в теле.
"Нам удалось детально заснять производство звука у птиц — от зебровых амадин до страусов — с помощью высокоскоростных камер. Мы впервые показываем, что птицы также производят звук в соответствии с теорией MEAD", — говорит Элеманс.
Значение открытия
Открытие не только проливает свет на сложные вокальные таланты певчих птиц, но и интересно тем, что его можно объединить со знаниями о другом общем механизме: нейронных механизмах вокального обучения. И певчие птицы, и люди не рождаются со способностью говорить или петь, а должны учиться, слушая других (вокальное имитационное обучение).
"Певчие птицы — отличная модель для изучения человеческого голоса и его неврологических заболеваний. Мы надеемся перенести наши знания о вокальном производстве у птиц на исследования производства голоса у человека", — заключает Элеманс.