Har sångfåglar och människor gemensamma biologiska ledningar som formar hur de producerar och uppfattar ljud?

Forskare som studerar fågelsång har under en tid fascinerats av möjligheten att mänskligt tal och musik kan ha sina rötter i biologiska processer som delas mellan en mängd olika djur. Nu, forskning av McGill University biologer ger nya bevis för att stödja denna idé.

I en serie experiment, forskarna fann att unga zebrafinkar - en art som ofta används för att studera fågelsång - är i sig själva partiska för att lära sig att producera speciella typer av ljudmönster framför andra. "Dessutom, dessa ljudmönster liknade mönster som ofta observeras över mänskliga språk och i musik, " säger Jon Sakata, Docent i biologi vid McGill och senior författare till en artikel publicerad online i Aktuell biologi den 22 nov.

På Chomskys axlar

Idén till experimenten var inspirerad av aktuella hypoteser om mänskligt språk och musik. Lingvister har länge funnit att världens språk delar många gemensamma drag, kallas "universaler". Dessa funktioner omfattar den syntaktiska strukturen hos språk (t.ex. ordföljd) såväl som finare akustiska talmönster, såsom tidpunkten, tonhöjd, och stress av yttranden. Vissa teoretiker, inklusive Noam Chomsky, har postulerat att dessa mönster återspeglar en "universell grammatik" byggd på medfödda hjärnmekanismer som främjar och fördomar språkinlärning. Forskare fortsätter att diskutera omfattningen av dessa medfödda hjärnmekanismer, delvis på grund av potentialen för kulturell spridning för att ta hänsyn till universal.

På samma gång, omfattande undersökningar av zebrafinksånger har dokumenterat en mängd olika akustiska mönster som finns över hela befolkningen. "Eftersom naturen hos dessa universal har likheter med dem hos människor och eftersom sångfåglar lär sig sina vokaliseringar ungefär på samma sätt som människor förvärvar tal och språk, vi var motiverade att testa biologisk predisposition i röstinlärning hos sångfåglar, säger Logan James, en doktorand i Sakatas labb och medförfattare till den nya studien.

En buffé med fågelsång

För att isolera biologiska anlag, James och Sakata undervisade individuellt unga zebrafinkar med sånger bestående av fem akustiska element arrangerade i alla möjliga sekvenser. Fåglarna exponerades för varje sekvenspermutation i lika proportioner och i en slumpmässig ordning. Varje fink fick därför individuellt "välja" vilka sekvenser som skulle produceras från denna buffé av fågelsång.

I slutet, mönstren som de laboratorieuppfödda fåglarna föredrog att producera liknade i hög grad de som observerades i naturliga fågelpopulationer. Till exempel, som vilda zebrafinkar, fåglar som undervisats med randomiserade sekvenser placerade ofta ett "distanssamtal" - ett långt, lågmäld vokalisering - i slutet av deras låt.

Andra ljud var mycket mer benägna att förekomma i början eller mitten av sången; till exempel, korta och höga röster var mer benägna att produceras i mitten av låten än i början eller slutet av låten. Detta matchar mönster som observerats på olika språk och i musik, där ljud i slutet av fraser tenderar att vara längre och lägre i tonhöjd än ljud i mitten.

Framtida forskningsvägar

"Dessa fynd har viktiga bidrag för vår förståelse av mänskligt tal och musik, säger Caroline Palmer, en professor i psykologi vid McGill som inte var involverad i studien. "Forskningen, som styr fåglarnas inlärningsmiljö på ett sätt som inte är möjligt med små barn, tyder på att statistisk inlärning ensam – i vilken grad man exponeras för specifika akustiska mönster – inte kan redogöra för sång- (eller tal)preferenser. Andra principer, såsom universell grammatik och perceptuell organisation, är mer benägna att förklara varför mänskliga spädbarn såväl som unga fåglar är benägna att föredra vissa hörselmönster."

Sakata, som också är medlem i Centrum för forskning om hjärna, Språk och musik (CRBLM), säger att studien öppnar många vägar för framtida arbete för hans team med tal, språk, och musikforskare. "Inom den närmaste framtiden, " han säger, "vi vill avslöja hur auditiva processmekanismer i hjärnan, samt aspekter av motorisk inlärning och kontroll, ligger bakom dessa inlärningsfördomar."

Denise Klein, Direktör för CRBLM och neuroforskare vid Montreal Neurological Institute, säger James och Sakatas studie "ger insikter om universaler av röstkommunikation, hjälpa till att främja vår förståelse av de neurobiologiska baserna för tal och musik."