鳴管解剖構造與大腦尺寸如何決定鳥類模仿複雜聲音的聲樂技巧

一項最新的科學研究揭示了決定某些鳥類精確重現複雜電子聲音能力的關鍵因素，特別是電影系列《星際大戰》中機器人R2-D2的標誌性信號聲。來自荷蘭阿姆斯特丹大學（University of Amsterdam）與萊頓大學（Leiden University）的研究人員，對鸚鵡和椋鳥等物種的發聲數據進行了比較分析。這項研究成果發表於《科學報告》（Scientific Reports）期刊上，其基礎是分析了在「鳥類合唱計畫」（Bird Singalong Project）框架下收集的115個影片資料，重點觀察鳥類模仿簡單聲學模式和多音調聲學模式的表現。

研究中的一個關鍵觀察結果指出，體型較小的物種，例如虎皮鸚鵡和玄鳳鸚鵡，在複製合成聲音時展現出更高的精確度。相較之下，體型較大的鸚鵡雖然擁有更為發達的大腦結構，但在模仿機器人信號方面表現較差。科學家推測，大型鸚鵡可能傾向於掌握更廣泛的聲音範圍，但對細節的掌握度較低，這或許與牠們需要更活躍的社交互動有關；而小型物種則可能將更多時間投入到磨練每個單獨的擬聲技巧上，追求精益求精。

研究人員發現發聲精確度與大腦結構特徵之間存在關聯性：較小的大腦中央區域和周邊神經核，與更高品質的單音調重現能力相關。然而，對於模仿像R2-D2信號這類複雜、多音調聲音而言，決定性的因素卻是發聲器官的解剖結構。椋鳥在重現這些複雜信號方面超越了鸚鵡，原因在於牠們的鳴管（syrinx）擁有兩個獨立的聲源，使其能夠同時產生多個音調，這是鸚鵡所不具備的獨特優勢。

鳴管，即鳥類的發聲器官，位於氣管底部，由於鳥類缺乏哺乳動物特有的聲帶，因此它是透過空氣通過時，鼓膜和栓塞的振動來發揮作用。這個器官在十九世紀中葉由托馬斯·亨利·赫胥黎（Thomas Henry Huxley）命名，並且可能早在牠們的恐龍祖先身上就已出現。然而，鸚鵡與人類相似，一次只能發出一個音調，這限制了牠們精確複製由聲音設計師本·伯特（Ben Burtt）創造的多聲部信號的能力，難以達到複雜的聲學要求。

總結來說，這項研究得出結論：要達到高水準的聲音模仿能力，尤其是在複雜的聲學任務中，關鍵不僅在於與大腦尺寸相關的認知能力，還取決於解剖學上的靈活性以及探索行為的傾向性。儘管椋鳥在模仿複雜信號方面表現出卓越性，但兩組鳥類都能成功應對R2-D2較為簡單的單音信號。這強調了理解鳥類聲音學習需要採取多因素方法，其中形態學特徵的重要性絲毫不亞於神經網路的作用，共同決定了鳥類在聲樂模仿上的成就。