«Наше исследование показывает, что создание действительно сложной песни зависит от способности мозга певчих птиц управлять сложными изменениями в комбинации мышц», — говорит Сэмюэл Собер, биолог из Университета Эмори и ведущий автор исследования. «С точки зрения управления голосом птичий мозг кажется таким же сложным и прекрасным, как человеческий».Например, высота звука важна для вокализации певчих птиц, но нет ни одного мускула, посвященного этому. «Они не сокращают только одну мышцу, чтобы изменить высоту звука», — говорит Собер. «Они должны одновременно активировать множество различных мышц, и эти изменения различны для разных вокализаций. В зависимости от того, какой слог поет птица, конкретная мышца может увеличивать или уменьшать высоту звука».
Предыдущее исследование выявило некоторые голосовые механизмы в человеческом «голосовом ящике», или гортани. В гортани находятся голосовые связки и множество мышц, которые помогают контролировать высоту звука, амплитуду и тембр.Вместо гортани у птиц есть голосовой орган, называемый сиринксом, который удерживает голосовые связки глубже в их теле. В то время как люди имеют один набор голосовых связок, певчая птица имеет два набора, что позволяет ему одновременно издавать два разных звука в гармонии с самим собой.
«Во многих исследованиях изучается активность мозга и ее связь с поведением, но мышцы — это то, что преобразует мозг в поведение», — говорит Собер. «Мы хотели понять физику и биомеханику того, что делают мышцы певчей птицы во время пения».Исследователи разработали метод электромиографии (ЭМГ), чтобы измерить, как нервная активность птиц активирует производство определенного звука посредством сгибания определенной голосовой мышцы.
Результаты показали сложную избыточность голосовых мышц певчей птицы. «Это говорит нам о том, насколько сложны нейронные вычисления для управления этим действительно прекрасным поведением», — говорит Собер, добавляя, что у певчих птиц есть сеть областей мозга, которых нет у других птиц.