Ny opdagelse: Fugle og mennesker synger på samme måde
Det lyder helt forskelligt, når fugle og mennesker synger, men nu viser ny forskning, at der faktisk er nøjagtigt de samme fysiske mekanismer på spil, når en fugl synger og et menneske taler.
Fugle og mennesker ser helt forskellige ud; de lyder helt forskelligt, og de har udviklet helt forskellige organer til at frembringe lyd med.
Men nu afslører SDU-biolog Coen Elemans i tidsskriftet Nature Communications, at mennesker og fugle bruger præcist den samme fysiske mekanisme til at få deres stemmebånd til at vibrere - og dermed producere lyd.
"Videnskaben har vidst i mere end 60 år, at denne mekanisme styrer tale og sang i mennesker. Nu viser vi, at fugle bruger nøjagtig samme mekanisme. Måske er der ligefrem tale om en mekanisme, der findes hos alle landlevende hvirveldyr", siger den videnskabelige artikels hovedforfatter, lektor Coen Elemans, Biologisk Institut, Syddansk Universitet.
Forskere fra Emory University i Atlanta, USA, Max Planck Institute of Ornithology i Tyskland og Palacky Universitetet i Tjekkiet har bidraget til arbejdet.
Det gælder fra zebrafinke til struds
Gennem det seneste år har Coen Elemans og hans kolleger studeret seks forskellige fuglearter fra fem ordener. Den mindste art, zebrafinken, vejer kun 15 gram, mens den største, strudsen, vejer 200 kg.
Alle de undersøgte fugle viste sig at bruge den samme mekanisme som mennesker. Mekanismen kaldes den myoelastic-aerodynamiske teori (MEAD mekanismen).
Den fungerer således:
I struben hos mennesker bliver luft fra lungerne skubbet forbi stemmebåndene, hvilket får dem til at vibrere sideværts. Ved hver vibrering åbnes og lukkes struben, og dermed åbnes og lukkes der for luften, hvilket skaber lyd.
"Når man taler normalt, foregår der sådanne svingninger i strubehovedet ca. 100 gange i sekundet. Når en operasanger synger en af de højest mulige toner, kommer vi op på ca. 1.400 gange i sekundet - det er en F6 i Mozarts ”Tryllefløjten””, tilføjer stemmeekspert og medforfatter til den videnskabelige artikel, professor Jan Švec, Palacky Universitet, Tjekkiet.
Et sekunds normal tale eller sang indeholder altså hundrede til tusinde af sideværts vibreringer af stemmebåndene. Samtidigt bevæger en anden bølgebevægelse sig over stemmebåndene fra lungerne mod munden, hvilket holder vibreringen i gang.
En kylling uden hoved frembringer stadig lyd
"Vi har vidst siden 1646, at fugle ikke producerer lyd med deres strubehoved", siger Coen Elemans, "det fandt man ud af, da Dr. G. J. Duverney begyndte at dissekere fugle i Frankrig og overraskende fandt ud af, at en hovedløs kylling stadig kunne frembringe lyde."
I stedet for et strubehoved bruger fugle et unikt organ, kaldet syrinxen. Dette organ ligger dybt inde i kroppen og er derfor meget vanskeligt at studere.
"Men nu har vi formået at filme lydproduktion inde i fugle i detaljer vha. high-speed kameraer. Vi har bl.a. filmet zebrafinker, duer og strudse, og vi kan nu konstatere, at fugle også frembringer lyd i henhold til MEAD teorien", siger Coen Elemans.
Professor Jan Švec: "For mig var det meget overraskende og fascinerende at opdage, at så forskellige stemmeorganer frembringer lyd på samme måde.”
Evnen til at synge og tale skal læres
Ifølge Coen Elemans kaster den nye opdagelse ikke blot nyt lys over sangfugles sofistikerede vokaltalenter. Opdagelsen bliver også yderst interessant og nyttig, fordi den kan kobles med viden om en anden interessant stemme-mekanisme, som deles af visse fugle og mennesker: De neurale mekanismer bag vokal indlæring.
I modsætning til mange andre arter er hverken sangfugle eller mennesker født med evnen til at tale eller synge. Begge har brug for at lære sprog eller sang ved at lytte til andre og imitere dem; denne proces kaldes vokal imiteringsindlæring – eller blot vokal læring.
"Sangfugle er en glimrende model til at studere den menneskelige stemme og dens sygdomme. Så vi håber, at vi kan overføre vores viden om sangfugles stemmeproduktion til forskningen i menneskelig lydproduktion", siger Coen Elemans.
Kontakt Lektor Coen Elemans, coen@biology.sdu.dk. Tlf. 6550 4453 og 2477 4173
1: Department of Biology, University of Southern Denmark, Denmark, 2: QuanTM program, Emory University, USA, 3: Université de Saint-Etienne/Lyon, France, 4: Voice Research Lab, Department of Biophysics, Palacky, Czech Republic, 5: Max Planck Institute for Ornithology, Germany, 6: Emory University, USA, 7: Georgia Institute of Technology, USA, 8: Department of Orthopaedic Surgery & Traumatology, Odense University Hospital, University of Southern Denmark, Denmark.
Foto Sangfugl blåhals (Luscinia svecica), foto: Ruben Smit.