Почему попугаи обладают способностью говорить, другие птицы только поют и как это поможет понять механизмы речи человека, выяснили ученые.
Попугаи – одни из немногих животных, способных к вокальному научению. Они известны своим мастерством мимикрии и способны с удивительной точностью повторять сотни уникальных звуков, включая человеческую речь. Ученым удалось обнаружить, за счет чего птицы так успешно имитируют звуки.
Попугаи, певчие воробьиные и колибри щебечут на разных диалектах, запоминают новые песни и имитируют звуки. Все это становится возможным благодаря «певческим центрам» мозга — взаимосвязанным группам нейронов, которые согласовывают пение и научение.
Однако до сих пор оставалось загадкой, за счет чего одни птицы существенно превосходят других в мастерстве мимикрии.
Международная группа исследователей обнаружила в мозге попугаев структурные отличия от певчих воробьиных и колибри. У попугаев, как и у других птиц, имитирующих звуки, есть определенные мозговые центры, контролирующие вокальное научение. Однако только у них нашли специальные оболочки, которые принимают участие в научении. Исследование было опубликовано в журнале PLOS ONE.
Биологи детально проанализировали особенности строения мозга попугаев и обнаружили, что в работе внутреннего центра «песенного ядра» не было ничего необычного по сравнению с другими птицами. В то же время внешняя оболочка ядра показывала отличающиеся паттерны активности. До недавнего времени считалось, что механизмы пения и имитирования звуков связаны именно с центрами певческих ядер, но не с окружающей их оболочкой.
«Первое, что меня удивило, когда я изучал полученные результаты, так это то, как я упускал это все предшествующие годы, как никто не заметил ранее. Это скорее говорит о человеческой психологии, как мы предвзяты по отношению к тому, что ищем. Я изучаю эти зоны мозга уже 15 лет и только теперь вижу, в чем дело», — заявил руководитель исследовательской группы, нейробиолог из Университета Дьюка Эрик Джарвис.
Ученые исследовали девять видов попугаев, включая волнистых, краснохвостых попугаев (Pyrrhura), кореллу (Nymphicus hollandicus), неразлучника (Agapornis), кеа (Nestor notabilis) и других. Оказалось, что
даже у самого древнего вида попугая, новозеландского кеа, наблюдается схожая структура оболочки. Это позволило сделать предположение, что группы нейронов в оболочках сформировались 29 млн лет назад.
По мнению ученых, способность попугаев имитировать звуки возникла в эволюции, чтобы общаться с сородичами, защищать территорию и узнавать своих.
По словам Эрика Джарвиса, он изучал активацию гена PVALB у попугаев, когда наткнулся на нечто необычное. Этот ген включался на разных уровнях в разных зонах. В одних случаях он активировался в центре ядер (spherical central core of the nuclei). В других — только во внешней оболочке клеток, окружавших ядро.
Большая часть зон мозга, отвечающих за вокальное научение, тесно связана с областями, контролирующими движения. В этих областях ученые также обнаружили особые паттерны генной экспрессии, что объясняет, почему некоторые попугаи помимо подражания еще учатся танцевать под музыку.
«Требуются значительные ресурсы мозга, чтобы переработать слуховую информацию, воспроизвести необходимые движения и имитировать звуки другого вида. Теперь вопрос заключается в том, насколько зоны мозга, отвечающие за эти способности, специализированы и в чем именно. Возможно, речь идет об особой группе специализированных генов, но пока это до конца не ясно», — отмечает один из авторов исследования Мукта Чакроборти. По мнению ученых, полученные результаты также могут пролить свет на нейронные механизмы, лежащие в основе человеческой речи.
Данное исследование стало частью Bird 10K Project, масштабного международного проекта по секвенированию генома всех ныне живущих птиц. В ближайшие пять лет ученые планируют «прочитать» геном 10,5 тыс. видов, известных науке.