Cấu trúc giải phẫu của cơ quan phát âm (Syrinx) và kích thước não bộ quyết định khả năng bắt chước âm thanh phức tạp của các loài chim

Một nghiên cứu khoa học mới đây đã làm sáng tỏ các yếu tố then chốt quyết định khả năng của một số loài chim trong việc tái tạo chính xác các âm thanh điện tử phức tạp, đặc biệt là các tín hiệu đặc trưng của người máy R2-D2 trong loạt phim sử thi “Chiến tranh giữa các vì sao”. Các nhà nghiên cứu đến từ Đại học Amsterdam và Đại học Leiden (Hà Lan) đã tiến hành một phân tích so sánh chuyên sâu về dữ liệu giọng hót của các loài chim nổi tiếng về khả năng bắt chước như vẹt và chim sáo.

Kết quả của công trình này, được công bố trên tạp chí uy tín Scientific Reports, dựa trên việc phân tích tỉ mỉ 115 đoạn video. Những đoạn video này được thu thập trong khuôn khổ sáng kiến “Bird Singalong Project”, tập trung vào việc đánh giá khả năng bắt chước các mô hình âm thanh, từ đơn giản đến đa âm phức tạp.

Phát hiện quan trọng nhất cho thấy những loài chim có kích thước nhỏ hơn, bao gồm vẹt đuôi dài (budgerigars) và vẹt cockatiel, đã chứng minh độ chính xác cao hơn đáng kể trong việc tái tạo các âm thanh tổng hợp. Điều thú vị là những con vẹt lớn hơn, mặc dù sở hữu các cấu trúc não bộ phát triển hơn, lại cho thấy hiệu suất kém hơn khi bắt chước các tín hiệu robot. Các nhà khoa học đưa ra giả thuyết rằng vẹt lớn có thể tiếp thu một lượng âm thanh lớn hơn, nhưng với độ chi tiết thấp hơn, có lẽ do chúng ưu tiên tương tác xã hội tích cực. Trong khi đó, các loài nhỏ hơn có thể dành nhiều thời gian hơn để tinh chỉnh từng âm thanh bắt chước riêng lẻ.

Nghiên cứu cũng chỉ ra một mối tương quan giữa độ chính xác về giọng hót và các đặc điểm cấu tạo của não bộ: các vùng trung tâm não và nhân ngoại vi có kích thước nhỏ hơn tương quan với khả năng tái tạo các âm đơn chất lượng cao hơn. Tuy nhiên, đối với việc bắt chước các âm thanh phức tạp, đa âm, như tín hiệu của R2-D2, yếu tố quyết định lại là cấu trúc giải phẫu của cơ quan phát âm. Chim sáo đã thể hiện sự vượt trội rõ rệt so với vẹt trong nhiệm vụ này nhờ vào syrinx của chúng. Khác biệt cốt lõi là syrinx của chim sáo sở hữu hai nguồn âm thanh độc lập, cho phép chúng tạo ra nhiều tông cùng một lúc.

Syrinx, hay cơ quan phát âm của chim, nằm ở gốc khí quản. Nó hoạt động dựa trên sự rung động của màng nhĩ và mấu nhỏ (pessulus) khi không khí đi qua, vì chim không có dây thanh âm như động vật có vú. Cơ quan này được đặt tên theo Thomas Henry Huxley vào giữa thế kỷ XIX và có thể có nguồn gốc từ tổ tiên khủng long. Ngược lại, vẹt, giống như con người, chỉ có thể tạo ra một tông tại một thời điểm, điều này hạn chế khả năng sao chép chính xác các tín hiệu đa âm phức tạp được thiết kế bởi chuyên gia âm thanh Ben Burtt.

Tóm lại, nghiên cứu kết luận rằng để đạt được trình độ bắt chước giọng hót tinh vi, đặc biệt trong các thử thách âm học phức tạp, không chỉ khả năng nhận thức liên quan đến kích thước não bộ là yếu tố then chốt, mà còn cần đến sự linh hoạt về mặt giải phẫu và xu hướng hành vi khám phá. Mặc dù chim sáo vượt trội trong việc bắt chước các tín hiệu phức tạp, cả hai nhóm chim đều xử lý thành công các âm thanh R2-D2 đơn giản, đơn âm. Điều này nhấn mạnh rằng quá trình học giọng hót ở chim là đa yếu tố, trong đó các đặc điểm hình thái đóng vai trò quan trọng không kém gì mạng lưới thần kinh điều khiển hành vi.