Птицы и люди выглядят по-разному, звучат по-разному, и у них возникли совершенно разные органы для воспроизведения голоса. Но теперь новое исследование, опубликованное в Nature Communications, показывает, что люди и птицы используют один и тот же физический механизм, чтобы заставить свои голосовые связки двигаться и, таким образом, производить звук.«Науке уже более 60 лет известно, что этот механизм, называемый миоупруго-аэродинамической теорией, или коротко механизм MEAD, управляет речью и пением у людей.
Теперь мы показали, что птицы используют точно такой же механизм для создания вокализации. MEAD может даже оказаться широко распространенным механизмом у всех наземных позвоночных », — говорит ведущий автор статьи, доцент доктор Коэн Элеманс, факультет биологии Университета Южной Дании.Соавторы статьи из Университета Эмори, Института орнитологии Макса Планка и Университета Палаки.За последний год доктор Элеманс и его коллеги изучили шесть различных видов птиц из пяти птичьих групп.
Самый маленький вид, зебровый зяблик, весит всего 15 граммов, а самый крупный, страус, весит 200 кг.Было обнаружено, что все изученные птицы используют механизм MEAD, как и люди.
В человеческом голосовом аппарате, или гортани, воздух из легких проходит мимо голосовых связок, которые затем начинают двигаться вперед и назад в стороны, как флаг, развевающийся на ветру. При каждом колебании гортань смыкается и открывается, в результате чего воздушный поток останавливается и запускается, что создает звуковые импульсы.«Такие колебания голосовых связок происходят примерно от 100 раз в секунду в обычной речи до одной из самых высоких нот, исполняемых в опере со скоростью примерно 1400 раз в секунду, F6 в« Волшебной флоте »Моцарта, — добавляет эксперт по озвучиванию и соавтор доктор Др. Ян Швец из Университета Палацкого в Чешской Республике.
Таким образом, одна секунда нормальной человеческой речи или песни содержит от сотен до тысяч колебаний голосовых связок. Во время каждого цикла колебаний по голосовым связкам от легких ко рту проходит волна, которая поддерживает колебания.
Теория MEAD описывает эти процессы в физических терминах.«Уже с 1646 года мы знаем, что птицы не издают звуков с помощью гортани, — комментирует Элеманс, — когда г-н Дю Верни неожиданно заметил, что обезглавленный цыпленок все еще может издавать звуки».Вместо этого птицы издают звук с помощью уникального для птиц органа, называемого сиринксом, который расположен глубоко в теле и поэтому очень труден для изучения.«Теперь нам удалось детально заснять звук, производимый птицами, от зебр зябликов до страусов, с помощью высокоскоростных камер.
Мы впервые показываем, что птицы также издают звук в соответствии с теорией MEAD», — говорит Элеманс.Швец: «Для меня было очень удивительно и увлекательно обнаружить, что такие разные голосовые органы воспроизводят звук одинаково».По словам Элеманса, новое открытие не только проливает новый свет на изощренные вокальные данные певчих птиц. Открытие также интересно и полезно, потому что оно может быть связано со знаниями о другом интересном вокальном механизме, которым обладают некоторые птицы и люди: нейронных механизмах, лежащих в основе обучения вокалу.
И певчие птицы, и люди не рождаются со способностью говорить или петь, но должны изучать свой язык или песню, слушая других. Этот процесс называется обучением имитации вокала или просто обучением вокалу.
«Певчие птицы — отличная модель для изучения человеческого голоса и его неврологических заболеваний. Поэтому мы надеемся перенести наши знания о вокальном воспроизведении певчих птиц на исследования вокального производства человека», — говорит Элеманс.