Anatomie van de syrinx en hersengrootte bepalen de vocale meesterschap van vogels bij complexe geluidsimitatie

Nieuw wetenschappelijk onderzoek werpt licht op de mechanismen die bepalen hoe goed sommige vogels in staat zijn om complexe, elektronische geluiden nauwkeurig na te bootsen. Het gaat hierbij specifiek om de kenmerkende signalen van de R2-D2 droid uit de filmreeks Star Wars. Onderzoekers van de Universiteit van Amsterdam en de Universiteit Leiden in Nederland hebben een grondige vergelijkende analyse uitgevoerd van vocale gegevens bij diverse vogelsoorten, waaronder papegaaien en spreeuwen.

De bevindingen van dit werk, dat verscheen in het tijdschrift Scientific Reports, zijn gebaseerd op de bestudering van 115 videomaterialen. Deze video's werden verzameld via het initiatief 'Bird Singalong Project' en richtten zich op de imitatie van zowel eenvoudige als meerstemmige akoestische patronen.

Een opvallende centrale bevinding was dat de kleinere soorten, zoals grasparkieten en valkparkieten, een hogere mate van precisie lieten zien bij het repliceren van de synthetische geluiden. Grotere papegaaien, hoewel ze over meer ontwikkelde hersenstructuren beschikken, behaalden slechtere resultaten bij het nabootsen van de robotachtige signalen. De wetenschappers opperen de hypothese dat grote papegaaien mogelijk een groter repertoire aan geluiden leren, maar met minder oog voor detail. Dit zou kunnen samenhangen met hun behoefte aan intensievere sociale interactie, terwijl kleinere soorten wellicht meer tijd besteden aan het perfectioneren van elke afzonderlijke klanknabootsing.

Er werd een verband vastgesteld tussen de vocale nauwkeurigheid en specifieke kenmerken van de hersenstructuur. Kleinere centrale hersengebieden en perifere kernen correleerden met een betere weergave van enkelvoudige tonen. Echter, de doorslaggevende factor voor het imiteren van complexe, meerstemmige geluiden, zoals de R2-D2 signalen, bleek de anatomische opbouw van het zangapparaat te zijn. Spreeuwen waren superieur aan papegaaien in het reproduceren van deze ingewikkelde signalen. Dit is te danken aan hun syrinx (zangspier), die in tegenstelling tot die van papegaaien, twee onafhankelijke geluidsbronnen bezit. Hierdoor kunnen spreeuwen meerdere tonen tegelijkertijd voortbrengen.

De syrinx, het unieke zang- of spraakorgaan van vogels, bevindt zich aan de basis van de luchtpijp (trachea). Dit orgaan functioneert door de trilling van de tympanale membranen en de pessulus wanneer lucht erlangs stroomt, aangezien vogels de stemplooien missen die kenmerkend zijn voor zoogdieren. Dit orgaan, dat mogelijk al aanwezig was bij hun dinosaurusvoorouders, werd halverwege de 19e eeuw door Thomas Henry Huxley benoemd. Papegaaien kunnen, net als mensen, slechts één toon tegelijk produceren. Deze beperking belemmert hun vermogen om de polyfone signalen, die door geluidsontwerper Ben Burtt zijn gecreëerd, exact te kopiëren.

Het onderzoek leidt tot de conclusie dat voor het bereiken van een hoog niveau van vocale imitatie, vooral bij complexe akoestische uitdagingen, niet alleen cognitieve vermogens gerelateerd aan de hersengrootte cruciaal zijn. Ook anatomische flexibiliteit en de neiging tot verkennend gedrag spelen een essentiële rol. Hoewel spreeuwen hun superioriteit bewezen bij het imiteren van de complexe signalen, slaagden beide groepen vogels erin om de eenvoudigere, monofone R2-D2 geluiden succesvol na te bootsen. Dit onderstreept de noodzaak van een multifactoriële benadering bij het begrijpen van vocaal leren bij vogels, waarbij morfologische kenmerken een minstens even belangrijke rol spelen als de neurale netwerken.