研究揭示鳥類鳴叫始終悅耳的奧秘

2007年12月29日14:33來源：科學網

　　鳴禽總是可以不費力氣地發出悅耳的叫聲，但實際上，這是終生嚴格訓練和修正的結果。美國科學家的最新研究進一步證實，高度熟練技巧的微小波動變化是讓鳥兒叫聲能夠始終悅耳的根本條件。這一發現也有助於解釋為何人類能夠長期保持高精度的運動技巧，比如運動員和音樂家。相關論文發表在12月20日的《自然》雜誌上。　　領導該項研究的是美國加州大學舊金山分校的MichaelBrainard，他和同事針對成年白腰文鳥（bengalesefinch，一種小型雀類）的研究表明，自然波動是許多動物固有的一種內嵌（bulid-in）機制，它能夠讓神經系統擁有多樣化的選擇，從而向達到或維持最優運動技巧的目標前進，即使在機體發生老化或者傷病時。　　論文第一作者EvrenTumer表示，「許多科學家認為，神經系統無法高度精確地控制身體運動，因為畢竟我們不是機器。但新的研究卻說明，微小的波動變化能夠為維持運動技巧做出貢獻。」他舉例說，「高爾夫球手的完美揮杆動作並不需要他的體內和外界是絕對靜態的環境，相反，機體系統中總有微小的因素在不斷改變，比如肌肉的疲勞程度。為了保持最佳運動姿態，神經系統需要持續地『試驗』，從而進行一些修正。」　　科學家通過長期研究已經發現，鳴禽的聲調是一項相當複雜的技巧，保持著高度刻板的一致性。通常雛鳥需要數月的時間來練習聲音，它們首先記住父輩的音調，隨後在豐羽期不斷嘗試各種發聲，並與記憶中父輩的聲調對比。在這一過程中，鳥兒通過聽覺反饋，持續地對聲音進行微調，直至最後達到穩定甚至近乎固定化（crystallized）的聲音。而對成鳥而言，它們也需要通過聽覺反饋來維持歌聲。在此前的研究中，Brainard發現如果鳥兒是聾的或者通過干涉混淆它們的聽覺反饋，它們聲音的保真度將大打折扣。　　不過，鳴禽通過聽覺反饋進行聲音調製是否能夠以一種可預見的方式進行，仍舊是個未解之謎。為此，在最新研究中，Tumer和Brainard利用計算機系統監控了白腰文鳥目標音調片段的微弱自然波動，而後用短脈衝的白噪音對其施加干擾性聽覺反饋。結果發現，鳥兒發生了「立竿見影」的反應，它們儘力改變聲調，避免再聽到該噪音。而這一改變音節恰巧就發生在監控的目標片段。Tumer說，「這太神奇了。這項研究首次證實了，你可以『捕獲』這種高度熟練的運動行為，並且按照預定的方式改變它。」　　Brainard此前的一些研究還有更有趣的發現。當雄性鳴禽在向異性歌唱時，聲音的可變性會大大減弱。研究人員推測，這可能是由於壓力的原因，即環境引發特定神經化學遞質釋放，並作用於神經中樞，增強了聲音的維持能力。（科學網任霄鵬/編譯）　　（《自然》（Nature），450,1240-
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