Hebben zangvogels en mensen een gemeenschappelijke biologische bedrading die bepaalt hoe ze geluiden produceren en waarnemen?

Wetenschappers die vogelgezang bestuderen, zijn al enige tijd geïntrigeerd door de mogelijkheid dat menselijke spraak en muziek geworteld kunnen zijn in biologische processen die door een verscheidenheid aan dieren worden gedeeld. Nutsvoorzieningen, onderzoek door biologen van McGill University levert nieuw bewijs om dit idee te ondersteunen.

In een reeks experimenten, de onderzoekers ontdekten dat jonge zebravinken - een soort die vaak wordt gebruikt om vogelgezang te bestuderen - intrinsiek bevooroordeeld zijn om bepaalde soorten geluidspatronen boven andere te leren produceren. "In aanvulling, deze geluidspatronen leken op patronen die vaak worden waargenomen in menselijke talen en in muziek, " zegt Jon Sakata, Universitair hoofddocent biologie aan McGill en senior auteur van een paper dat online is gepubliceerd in Huidige biologie op 22 november.

Op de schouders van Chomsky

Het idee voor de experimenten was geïnspireerd op de huidige hypothesen over menselijke taal en muziek. Taalkundigen hebben lang ontdekt dat de talen van de wereld veel gemeenschappelijke kenmerken hebben, "universelen" genoemd. Deze kenmerken omvatten de syntactische structuur van talen (bijv. woordvolgorde) en fijnere akoestische spraakpatronen, zoals het tijdstip, toonhoogte, en stress van uitingen. Sommige theoretici, waaronder Noam Chomsky, hebben gepostuleerd dat deze patronen een "universele grammatica" weerspiegelen die is gebaseerd op aangeboren hersenmechanismen die het leren van talen bevorderen en vooroordelen. Onderzoekers blijven discussiëren over de omvang van deze aangeboren hersenmechanismen, deels vanwege het potentieel voor culturele verspreiding om rekening te houden met universalia.

Tegelijkertijd, uitgebreide onderzoeken van zebravinkliederen hebben een verscheidenheid aan akoestische patronen gedocumenteerd die universeel in populaties worden aangetroffen. "Omdat de aard van deze universalia overeenkomsten vertoont met die bij mensen en omdat zangvogels hun vocalisaties leren op dezelfde manier als mensen spraak en taal verwerven, we waren gemotiveerd om de biologische aanleg in vocaal leren bij zangvogels te testen, " zegt Logan James, een promovendus in het laboratorium van Sakata en co-auteur van de nieuwe studie.

Een buffet van vogelgezang

Om biologische predisposities te isoleren, James en Sakata gaven individueel les aan jonge zebravinken met liedjes die bestonden uit vijf akoestische elementen die in elke mogelijke volgorde waren gerangschikt. De vogels werden blootgesteld aan elke sequentiepermutatie in gelijke verhouding en in een willekeurige volgorde. Elke vink moest daarom individueel "kiezen" welke sequenties hij wilde produceren van dit buffet van vogelgezang.

Uiteindelijk, de patronen die de in het laboratorium gekweekte vogels het liefst produceerden, leken sterk op die waargenomen in natuurlijke populaties van vogels. Bijvoorbeeld, als wilde zebravinken, vogels die met gerandomiseerde sequenties werden begeleid, plaatsten vaak een "afstandsoproep" - een lange, lage vocalisatie - aan het einde van hun nummer.

Andere geluiden kwamen veel vaker voor in het begin of in het midden van het nummer; bijvoorbeeld, korte en hoge vocalisaties werden vaker midden in het nummer geproduceerd dan aan het begin of einde van het nummer. Dit komt overeen met patronen die in verschillende talen en in muziek worden waargenomen, waarin geluiden aan het einde van frases meestal langer en lager van toon zijn dan geluiden in het midden.

Toekomstige onderzoekswegen

"Deze bevindingen hebben een belangrijke bijdrage geleverd aan ons begrip van menselijke spraak en muziek, " zegt Caroline Palmer, een hoogleraar psychologie aan McGill die niet bij het onderzoek betrokken was. "Het onderzoek, die de leeromgeving van de vogels regelt op manieren die bij jonge kinderen niet mogelijk zijn, suggereert dat alleen statistisch leren - de mate waarin iemand wordt blootgesteld aan specifieke akoestische patronen - geen verklaring kan zijn voor voorkeuren voor zang (of spraak). andere principes, zoals universele grammatica's en perceptuele organisatie, zijn waarschijnlijker verantwoordelijk voor de reden waarom zowel menselijke baby's als jonge vogels geneigd zijn om bepaalde auditieve patronen te prefereren."

Sakata, die ook lid is van het Centre for Research on Brain, Taal en Muziek (CRBLM), zegt dat de studie vele wegen opent voor toekomstig werk voor zijn team met spraak, taal, en muziekonderzoekers. "In de nabije toekomst zal " hij zegt, "We willen onthullen hoe auditieve verwerkingsmechanismen in de hersenen, evenals aspecten van motorisch leren en controle, ten grondslag liggen aan deze leervooroordelen."

Denise Klein, Directeur van de CRBLM en neurowetenschapper aan het Montreal Neurological Institute, zegt dat de studie van James en Sakata "inzichten verschaft over de universele aspecten van vocale communicatie, helpen om ons begrip van de neurobiologische basis van spraak en muziek te vergroten."