Anatomia syrinksu i wielkość mózgu: kluczowe czynniki wokalnego mistrzostwa ptaków w imitacji złożonych dźwięków

Nowe badania naukowe rzucają światło na czynniki, które determinują zdolność niektórych gatunków ptaków do precyzyjnego odtwarzania skomplikowanych dźwięków elektronicznych, zwłaszcza sygnałów droida R2-D2 ze słynnej sagi filmowej „Gwiezdne Wojny”. Naukowcy z Uniwersytetu Amsterdamskiego oraz Uniwersytetu w Lejdzie (Holandia) przeprowadzili szczegółową analizę porównawczą danych wokalnych u gatunków takich jak papugi i szpaki. Wyniki tej pracy, opublikowane na łamach czasopisma „Scientific Reports”, opierają się na analizie 115 materiałów wideo, które zebrano w ramach inicjatywy „Bird Singalong Project”, koncentrując się na naśladowaniu zarówno prostych, jak i wielotonowych wzorców akustycznych.

Kluczowe spostrzeżenie badaczy wskazało, że wyższą dokładność w replikowaniu syntetycznych dźwięków wykazały mniejsze gatunki, w tym papużki faliste oraz nimfy (korelly). Większe papugi, mimo że posiadają bardziej rozwinięte struktury mózgowe, osiągnęły gorsze wyniki w imitacji robotycznych sygnałów. Uczeni spekulują, że duże papugi mogą przyswajać większą liczbę dźwięków, ale z mniejszą dbałością o detale. Może to wynikać z ich większej potrzeby aktywnej interakcji społecznej, podczas gdy mniejsze ptaki prawdopodobnie poświęcają więcej czasu na dopracowanie każdej pojedynczej imitacji dźwiękowej.

Zauważono również korelację między precyzją wokalną a specyfiką budowy mózgu: mniejsze centralne obszary mózgu i jądra obwodowe wiązały się z lepszym odtwarzaniem pojedynczych tonów. Jednak decydującym elementem w naśladowaniu złożonych, wielotonowych dźwięków, takich jak sygnały R2-D2, okazała się budowa anatomiczna aparatu głosowego. Szpaki przewyższyły papugi w reprodukcji tych skomplikowanych sygnałów dzięki swojej krtani dolnej, czyli syrinksowi. W przeciwieństwie do papug, syrinks szpaków dysponuje dwoma niezależnymi źródłami dźwięku, co umożliwia jednoczesne generowanie wielu tonów.

Syrinks, będący ptasim organem głosowym, umiejscowiony jest u podstawy tchawicy. Działa on dzięki wibracjom błon bębenkowych i kości krtaniowej (pessulus) podczas przepływu powietrza, ponieważ ptaki nie mają strun głosowych, charakterystycznych dla ssaków. Organ ten został nazwany na cześć Thomasa Henry’ego Huxleya w połowie XIX wieku i mógł pojawić się już u przodków ptaków – dinozaurów. Papugi natomiast, podobnie jak ludzie, są w stanie wytworzyć tylko jeden ton naraz. Ta fizyczna granica ogranicza ich możliwości w dokładnym kopiowaniu wielofonicznych sygnałów, które zostały stworzone przez projektanta dźwięku Bena Burtta.

Podsumowując, badanie prowadzi do wniosku, że dla osiągnięcia wysokiego poziomu imitacji wokalnej, zwłaszcza w przypadku skomplikowanych zadań akustycznych, kluczowe są nie tylko zdolności poznawcze związane z wielkością mózgu, ale także elastyczność anatomiczna oraz skłonność do zachowań eksploracyjnych. Chociaż szpaki wykazały przewagę w naśladowaniu złożonych sygnałów, obie grupy ptaków z powodzeniem poradziły sobie z prostszymi, monofonicznymi dźwiękami R2-D2. To odkrycie podkreśla wieloczynnikowe podejście do zrozumienia uczenia się wokalnego u ptaków, gdzie cechy morfologiczne odgrywają równie znaczącą rolę co sieci neuronowe.