Nervy papagájov a spevavcov odhaľujú spôsoby, akými je v mozgu zakódovaná hlasová produkcia, a poukazujú na pozoruhodné podobnosti medzi tým, ako sa papagáje a ľudia učia vydávať zvuky.
Andulky majú špecializovanú oblasť mozgu, ktorá organizuje hlasovú produkciu, podobne ako motorické oblasti súvisiace s rečou v mozgovej kôre človeka. Zdroj: iStock.com/Lukasz Czajkowski
Ľudská reč patrí k najzložitejším formám komunikácie a pri formovaní zvukov do zmysluplných slov sa spolieha na dokonalú motorickú kontrolu hrtana. Jemné úpravy hrtana, ktoré umožňujú intonáciu, nám umožňujú vyjadriť emócie, zámery a dôraz, čím poskytujú poslucháčom dôležité podnety. Význam tejto hlasovej kontroly je zrejmý pri poruchách reči, pri ktorých neadekvátna intonácia narúša komunikáciu. Desaťročia výskumu odhalili, že ľudská mozgová kôra integruje zmyslové vstupy s motorickou kontrolou pri tvorbe reči, no pochopenie nervového základu flexibilnej hlasovej produkcie pri iných živočíchoch zostávalo až doteraz záhadou.
Tím odborníkov skúmal papagáje, ktoré sú známe svojou schopnosťou napodobňovať ľudskú reč. Odhalili tak nápadné podobnosti medzi hlasovými motorickými sieťami týchto vtákov a ľudí. Okrem toho zistili, že andulky majú špecializovanú oblasť mozgu, ktorá organizuje hlasovú produkciu, podobne ako motorické oblasti súvisiace s rečou v mozgovej kôre človeka.
Tieto zistenia môžu byť cenné pri pochopení vokálneho učenia sa, teda schopnosti modifikovať vokalizáciu na základe sluchovej skúsenosti. Hlasové učenie sa je nevyhnutné pre vývoj reči u ľudí, pretože umožňuje dojčatám osvojiť si jazyk napodobňovaním rodičov. Je pozoruhodné, že táto schopnosť nie je vlastná len ľuďom, ale aj niektorým zvieratám vrátane papagájov a spevavcov, ako je napríklad zebrička austrálska. Tieto druhy sa pri napodobňovaní a modulácii vokalizácie spoliehajú na špecializované oblasti mozgu.
Papagáje majú lepšiu mimiku
U ľudí sa rečová motorická kôra spája s jadrom mozgového kmeňa nucleus ambiguus, ktoré ovláda hrtan. Zebričky a andulky majú odlišný hlasový orgán, ktorý ovládajú iné mozgové štruktúry. Zebričky sa spoliehajú na robustné jadro arcopallium, teda oblasti vtáčieho mozgu, ktoré čiastočne prekrývajú oblasti homologické s amygdalou cicavcov. Pri andulkách sa centrálne jadro predného arcopallia podobne spája so spevavým ústrojenstvom vtákov, takzvaným syrinxom, ktorý je uložený veľmi hlboko v dýchacom trakte vtákov, v zásade v mieste, kde sa priedušnica rozvetvuje do priedušiek, prostredníctvom mozgového kmeňa.
Samec zebričky austrálskej. Zdroj: Wikimedia/Peripitus
Napriek anatomickým rozdielom medzi jednotlivými druhmi je základná nervová organizácia od predného mozgu cez mozgový kmeň až po hlasový orgán zachovaná, čo ukazuje, ako sa podobná architektúra v priebehu evolúcie prispôsobila, aby vzniklo jedinečné hlasové správanie. Existujú však druhovo špecifické rozdiely v schopnostiach: ľudia majú bezkonkurenčnú hlasovú flexibilitu počas reči, papagáje vynikajú v mimike a zebričky produkujú stereotypné piesne s pevne stanovenými slabikami. Porovnaním týchto rozdielov môžu vedci získať prehľad o tom, ako mozog organizuje tvorbu hlasu.
Výskumníci pozorovali nervovú aktivitu papagájov a zebričiek. Zistili, že majú spoločné, ale aj jedinečné aspekty motorickej kontroly hlasu. Zatiaľ čo zebričky produkujú rigidné, štruktúrované piesne, papagáje vykazujú veľmi flexibilný hlasový repertoár.
Vydávajú rozmanitejšie zvuky
Pri zebričkách vytvárajú neuróny dynamický „čiarový kód“ aktivity, ktorý jedinečne reprezentuje každú časť piesne počas jej priebehu. Naproti tomu neuróny papagájov recyklujú podobné vzorce aktivity pre zvuky so spoločnými akustickými vlastnosťami, čo umožňuje väčšiu flexibilitu a rozmanitosť hlasového výstupu. Táto stratégia odráža to, čo sa pozoruje pri produkcii ľudskej reči, čo naznačuje, že došlo ku konvergentnej evolúcii mechanizmov, ktoré sú základom hlasového učenia sa.
Tieto zistenia poukazujú na sofistikované nervové stratégie, ktoré sú základom hlasovej flexibility pri týchto druhoch vtákov. Schopnosť recyklovať nervové vzorce pre podobné zvuky poskytuje základ pre pochopenie toho, ako sa vytvára a kontroluje komplexné hlasové správanie. Tieto stratégie neurálneho kódovania môžu mať spoločné základné princípy s tými, ktoré sa uplatňujú u ľudí, čo ponúka zaujímavé možnosti pre budúci výskum.
(RR)
