生物学

比起声音的顺序,鸟类更喜欢声音的纹理

鸟类究竟何地互相谈论?可能研究鸟类如何听取鸟类,帮助我们了解人类和鸟类的沟通?罗伯特Dooling博士及其团队位于美国马里兰州大学,表明 - 对于Zebra Finches至少 - 声音纹理或Timbre的微妙细微差别比重复声音的序列更重要。这对我们来说是人类令人惊讶的是,因为构成单词和句子的声音序列在我们的沟通中至关重要。该团队的研究表明,使用Zebra Finches作为用于处理声音和序列的动物模型的新途径。

研究人员很长时间以来一直对鸟类的鸣叫声感到好奇;不仅从生理学的角度来研究鸟类如何产生和识别这些声音,而且还研究了鸟类的鸣叫声与人类语言有什么相似之处。甚至亚里士多德在他的“动物历史”中也注意到,除了从父母那里学习歌曲,小鸟还可以修改原来的歌曲,创造出新的歌曲。最近的研究表明,幼鸟像婴儿一样,可以学习一系列声音,然后在成年后利用这些声音与其他鸟类交流。

尽管如此,迄今为止,迄今为止鸟类对其他鸟类传达的重要信息仍然是一个谜 - 罗伯特·托尔宁博士和美国马里兰州大学的团队才热衷于解剖。球搬迁实验室的团队是行为生态,语言学,心理声学和神经内部内分泌学的专家。他们一起研究了声乐生产潜在的大脑机制的问题,以感知术语对声音序列中的含义编码了特定于物种的歌曲。这项工作可能对我们对人类语言的进化和独特结构的理解具有重要意义。

使用斑马雀科
Dooling博士和他的团队使用斑胸草雀作为模型(Taeniopygia guttata).在这个澳大利亚鸟,只有男性只能唱歌。年轻的男性必须练习几个月才能学习如何制作一首歌,他们在很大程度上复制了他们的父亲。对于这些男性来说,有一个短暂的窗户,少年鸟类通过模仿他们的父亲来学习。

斑胸草雀的叫声只有少量(3-8个)不同的音符或音节,它们是短而嗡嗡的声音,具有独特的结构。这些音节以固定的顺序重复,构成整首歌。斑胸草雀终生交配,雄性用歌声来吸引雌性。除了鸣叫,斑胸草雀还会使用许多其他学不到的发声方式。雄性和雌性斑胸草雀都会发出大约10种不同的叫声。尽管对我们来说,斑胸草雀的叫声和歌声听起来像在“闲聊”,但雄性和雌性在交流重要的信息,比如如何协调父母的照顾。

鸟类通过一种超越人类感知能力的声音通道来交流信息。鸟类能听到人类耳朵无法分辨的声音细节。

歌曲的本质是什么?
但对斑胸草雀来说,什么更重要呢?音节的顺序还是单个音节的细节或音色?为了回答这个问题,研究小组训练斑胸草雀来检测一个音节音色的变化,或者它在几个音节序列中的位置的变化。

对斑胸草雀来说,顺序比结构更重要,这是很诱人的假设,因为这是人类语言的典型工作方式:你可以说不同的重音或不同的口音,但语言意义是相同的。然而,如果你改变一个单词或句子中单词的音节顺序,意思可能会完全改变。

四音节斑胸草雀图案的声谱图。在中间的声波图中,一个音节是相反的(音色的变化)。在下面的图片中,音节的顺序发生了变化。

然而,杜林博士发现这对斑胸草雀并不适用;例如,他们听不出“turbo”和“boater”之间的区别,但可以听到“bo”和“turn”音节的声学结构变化。“斑胸草雀也很难察觉它们自己唱歌时音节序列的变化,但它们很容易注意到音节的细微结构或音色的最小变化。”

“实力雄厚,斑马雀和其他鸟类,超越人类探测这些音节的声学结构的细微变化,表现远远超出了人类的能力,但与此同时,努力在这首歌听到的音节的变化——对人类听众”任务容易,Dooling博士解释说。

如果鸟类事先有唱歌的经验,它们就更容易识别音节序列的变化,但它们对音节声学结构的变化仍然更敏感。推测音节序列在伴侣之间可能有某种交流意义是合理的,但似乎真正的信息在于音节结构的微妙之处。研究小组说:“这些结果为斑胸草雀鸣叫特征的重要性提供了潜在的见解,并为使用斑胸草雀和其他鸟类作为连续声音处理进化的动物模型提供了新的研究途径。”

当听到重复的背景声音时,斑马鱼被训练去啄红色的钥匙(“观察钥匙”),以引出不同的声音。如果它听到变化,然后啄绿色的钥匙(“报告钥匙”)。

超越人类认知
这项工作提醒我们,人类的听觉可能不是了解鸟叫声的哪些方面对鸟很重要的最佳工具。完全有可能的是,如果我们听不到这些区别,我们就永远无法真正理解鸟的叫声。“事实上,鸟类的敏感性远超过个人歌曲的微小结构元素的人类强烈表明,鸟类交流信息使用一个声学频道,超出人类感知能力——让人想起蝙蝠的超声波回声定位叫声超出人类的范围杜林医生说。

至少,这些结果表明,斑胸草雀——可能还有许多其他鸟类——之间的声学交流在很大程度上依赖于音符和音节的细微音色特征。换句话说,音节序列可能是鸟类鸣叫和人类语言之间的表面平行,但音节结构上的细微差别对鸟类传达重要信息更为关键。

关于鸣禽和鹦鹉
更复杂的是,并不是所有鸟类的行为都像斑胸草雀。而斑胸草雀在年轻的时候学习一种鸣叫声,并在成年后终生保持这种鸣叫声,而其他物种,比如虎皮鹦鹉(Melopsittacus波形的)它们的歌声更加多样化,更类似于人类的声乐学习和交流。

有趣的是,面对斑马雀同样的挑战,虎皮鹦鹉在察觉音节顺序的变化方面没有问题。这些结果至少可以说是令人好奇的,但Dooling博士警告说,现在判断某些鸟类物种之间是否存在真正的差异还为时过早,还需要更多的研究。研究人员说:“我们的发现代表的是鸣禽和鹦鹉的差异,还是固定/灵活的鸣禽学习者的物种差异,不能仅用两个物种来解决。”“然而,这些结果确实为进一步比较研究鸟类精细结构和声音序列处理的神经基础提供了有趣的途径。”

这项工作可能“对寻求了解人类语言的进化和独特结构的动物比较研究具有重要意义”。来自基因表达到神经电路的基本生物现象是这种能力吗?

编码信息
斑胸草雀“叽叽喳喳”的一个方面引起了杜林博士的好奇心,那就是在它们发声的音色中隐藏着什么样的信息。斑胸草雀不仅终生交配,而且它们原产于天气变幻莫测的澳大利亚。斑胸草雀没有固定的繁殖季节,它们只在天气好的时候繁殖,它们可能会长途跋涉来寻找水和食物。为了让这种安排奏效,伴侣之间有很多需要协调的地方(比如去哪里,压力有多大,什么时候繁育)。

鸟语和人类的语言不一样
鸟鸣和人类语言之间的相似之处可能非常吸引人,但杜林博士的工作强调了这两个系统之间的关键区别。杜林博士说:“我们认为,斑胸草雀,可能也包括其他鸟类,可能通过鸣叫和歌声的声学细节来传达复杂的社会信息,而人类的耳朵对这些信息大多不敏感。”

尽管有这些差异,鸟类的鸣声仍然可以为理解人类语言提供有价值的信息。斑马雀和虎皮鹦鹉在如何感知音节序列方面的差异,可以作为研究脊椎动物大脑如何编码和识别习得的声音的路线图。研究对鸣声音节的感知也为我们提供了一个机会,来了解鸟类和人类声音的细微特征是如何传达重要的生物信息的。

斑马一钟可能会在他们的呼叫和歌曲的声学结构中传达复杂的社交信息 - 人类耳朵对这些细节很大不敏感。

个人反应

是什么激发了你对鸟鸣的兴趣?

任何成长宠物的人都会意识到他们彼此声学沟通,更重要的是,与你相处。当我开始在研究生院学习听证会时,我的演讲和语言学的同事经常讨论,与大多数其他生物现象不同,没有良好的人类演讲和语言的动物模型 - 因为言语如此特殊和人类。但甚至偶然观察鸣禽和鹦鹉,虽然它们与人类分开了数亿年的进化,但揭示他们还具有非常精心的声学通信系统,这些系统依赖于人类语音和语言,并且值得仔细考试.

用虎皮鹦鹉等物种作为研究人类语言的模型会更好吗?

可能是狭义。但真正的力量是了解复杂生物现象的比较方法。鸟类与大脑的鸟类的尖端的大小可以实现人类大脑用语言完成的一些壮举吗?以及雀的大脑和鹦鹉的大脑有所不同,使人们能够欣赏到相当良好的声音序列,但不是另一个?这些比较问题的答案将告诉我们关于神经基础的很多关于人类语言和言语沟通的进化。在多学科团队中工作对于充分了解这些问题至关重要。

本文是在研究团队的批准下创建的。这是一个合作制作,由那些特色的支持,免费援助,全球分发。

想读更多这样的文章吗?

注册到我们的邮件列表,阅读对你最重要的话题。
报名!

发表评论

您的电子邮件地址将不会被公布。必填字段已标记

感谢您对加入我们的邮件列表和社区的兴趣。在下面,您可以选择您希望我们如何与您互动,我们会随时了解我们的最新内容。

您可以更改您的偏好或取消订阅,请点击任何您收到的电子邮件页脚的取消订阅链接,或通过以下方式与我们联系audience@www.graceymay.com在任何时候,如果您对我们如何处理您的数据有任何问题,请查看我们的隐私协议。

您想了解更多关于我们服务的信息吗?

我们使用MailChimp作为我们的营销自动化平台。通过点击下面提交此表格,您确认您提供的信息将被转移到MailChimp进行处理隐私政策条款。

订阅我们的免费刊物