Kiedy ptaki śpią, część ich mózgu odpowiedzialna za śpiew w ciągu dnia pozostaje aktywna, wykazując wzorce podobne do tych występujących na jawie. Naukowcy z University of Buenos Aires (UBA) już wcześniej wykazali, że ta aktywność neuronalna pobudza mięśnie głosowe zwierząt, umożliwiając im ciche “odtwarzanie” piosenek podczas snu.
Czytaj też: Ptaki jak ludzie. Ten gatunek wykorzystuje niesamowity sposób komunikacji
W nowym badaniu udało się zamienić ruchy mięśni głosowych podczas ptasich snów na syntetyczne piosenki. Dzięki temu naukowcy wiedzą, co “nucą” śniące ptaki. Szczegóły opisano w czasopiśmie Chaos.
Dr Gabriel Mindlin z UBA mówi:
Sny to jedna z najbardziej intymnych i nieuchwytnych części naszego życia. Świadomość, że dzielimy je z tak odległą gromadą zwierząt jak ptaki, jest bardzo poruszająca. A możliwość wejścia do umysłu śniącego ptaka i wysłuchania, jak brzmi ten sen, jest pokusą nie do odparcia.
Ptaki “śpiewają” gdy śpią
Głosy ptaków są wydawane przez unikalny dla nich narząd – krtań dolną (syrinx). Znajdujące się u podstawy tchawicy przepływające powietrze powoduje wibrację niektórych lub wszystkich ścian narządu, podczas gdy otaczający je worek powietrzny działa jak komora rezonansowa. Wysokość wytwarzanego dźwięku zależy od napięcia otaczających mięśnie wywieranego na krtań dolną i drogi oddechowe.
Czytaj też: Te ptaki śpiewają do niewyklutych jaj i robią to w konkretnym celu
Do swoich badań naukowcy wybrali bentewi wielkiego. Ten hałaśliwy i agresywny ptak, powszechny w Ameryce Środkowej i Południowej, znany jest ze swojego trzysylabowego zawołania “kis-ka-dee”. Broniąc swojego terytorium, bentewi wydaje wyraźny wzór wokalizacji – “trel” składający się z krótkich sylab – któremu towarzyszy unoszenie czubka piór na głowie.
Badanym ptakom wszczepiono wykonane na zamówienie elektrody do elektromiografii (EMG) w celu pomiaru reakcji mięśni i aktywności elektrycznej mięśnia skośnego brzucha – najważniejszego mięśnia biorącego udział w powstawaniu wokali u bentewi. Rejestrowano jednocześnie EMG i śpiew ptaków, gdy te nie spały. Do przełożenia informacji na syntetyczne utwory wykorzystano istniejący model systemów dynamicznych. Mówiąc najprościej, rozkłada on to, co dzieje się w krtani, gdy wytwarzany jest dźwięk, na serię równań matematycznych.
Dr Gabriel Mindlin dodaje:
W ciągu ostatnich 20 lat pracowałem nad fizyką śpiewu ptaków i nad tym, jak przełożyć informacje o mięśniach na śpiew. W ten sposób możemy wykorzystać wzorce aktywności mięśni jako zależne od czasu parametry modelu śpiewu ptaków i zsyntetyzować odpowiadający im śpiew.
Analiza aktywności mięśni podczas snu ujawniła spójne wzorce aktywności odpowiadające trelom wydawanym przez bentewi podczas dziennych walk terytorialnych. Co ciekawe, “trele śniące” kojarzono z uniesionymi piórami na głowie, tak samo jak za dnia. Na podstawie zebranych danych naukowcy stworzyli syntetyczną wersję jednego z treli.
Naukowcy twierdzą, że ich badanie dostarczyło „wyjątkowego wglądu w ptasi mózg” i że wykorzystanie dynamicznych modeli biomechaniki do przekładania sygnałów na zachowanie można rozszerzyć na inne gatunki.