Соловьи координируют свои песни во время вокальных баттлов

Фото из открытых источников

У соловьев и людей есть одна неожиданная общая черта: и те, и другие вступают в ритм во время общения. Статья с результатами исследования была опубликована в журнале Current Biology.

Люди редко замечают, что это происходит. Два голоса начинают совпадать без усилий, темп речи выравнивается, и паузы возникают одновременно.

Даже длина предложений начинает меняться в обратную сторону. Это кажется лёгким и незапланированным, но в то же время формирует ход разговора.

Подобная координация наблюдается и ночью в полях и лесах. Весной и в начале лета самцы соловьев поют, чтобы защитить свою территорию и привлечь самок.

Эти песни не случайны и не импровизированы. Каждый обмен репликами тщательно продуман: одна птица слушает и отвечает практически мгновенно.

Исследования, проведенные Институтом биологического интеллекта им. Макса Планка совместно с Австрийским институтом науки и технологий, показывают, что птицы делают больше, чем просто копируют мелодии.

Соловьи в режиме реального времени регулируют высоту и ритм пения, соревнуясь в напряженных ночных певческих состязаниях.

Соловьи не поют в пустоту. Когда самец слышит соперника, он отвечает почти мгновенно. Его ответ часто повторяет только что услышанное. Это включает в себя высоту и длительность ноты.

Такое поведение, называемое голосовым согласованием, редко встречается у животных. Оно требует быстрого слуха, быстрого мышления и точного контроля голоса.

Дельфины используют его для поддержания связи на расстоянии многих километров в океане. Попугаи используют его для определения социального ранга. Соловьи используют его как вызов.

Их песни состоят из свистящих звуков, которые могут варьироваться в широком диапазоне высот. Смысл достаточно ясен: что бы ни спела одна птица, другая может ей ответить.

Но идеально скопировать песню непросто. Каждая нота состоит из нескольких частей, включая высоту и длительность. Попытка воспроизвести всё сразу выходит за пределы физических возможностей птицы.

Более ранние исследования показали, что самцы соловьев превосходно умеют подстраивать высоту звука. Это было известно. Неясно было лишь то, как синхронизация вписывается в общую картину.

Ноты могут быть короткими или длинными. Некоторые представляют собой короткие звуковые вспышки. Другие растягиваются на целую вечность. Новое исследование добавляет недостающий элемент.

Исследование показало, что соловьи уделяют пристальное внимание длительности каждой ноты. Они не рассматривают ритм как нечто второстепенное.

Вместо этого они регулируют высоту тона и длительность звука одновременно. Когда эти два параметра конфликтуют, птицы идут на разумные компромиссы.

Иногда они более точно подгоняют ритм. В других случаях приоритет отдается высоте тона. Выбор зависит от того, что они слышат и на что способны их голоса в данный момент.

Чтобы это выяснить, исследователи проанализировали записи пения соловьев в Бранденбурге, Германия. Записи были сделаны в течение двух сезонов размножения и отражали естественное певческое поведение птиц.

Свистки сгруппировались в три четкие группы по длительности. Короткие ноты длились менее 140 миллисекунд. Средние ноты – от 140 до 310 миллисекунд. Длинные ноты длились и дольше.

Используя эту информацию, команда создала искусственные песни. Некоторые из них имели редкую или чрезвычайно длительную продолжительность нот, которую птицы редко используют. Эти песни проигрывались территориальным самцам в дикой природе.

Ответ был очевиден. Птицы меняли длительность своих свистков в соответствии с тем, что слышали. Они не просто копировали высоту звука. Они также отслеживали синхронизацию.

Следующий шаг подтолкнул птиц ещё дальше. Искусственные песни необычным образом сочетали в себе различные элементы.

Высокие ноты сочетались с очень короткими или очень длинными длительностями. Низкие ноты растягивались дольше обычного. Такие сочетания редко встречаются в настоящих песнях соловьев.

Птицы по-прежнему реагировали. Но их ответы демонстрировали гибкость. В зависимости от необычного сочетания, птица могла склоняться к более точному совпадению длительности, чем высоты звука, или наоборот.

Компьютерное моделирование показало, что синхронизация влияет на точность подгонки высоты тона. Эти два параметра взаимосвязаны. Изменение одного влияет на другой.

Соловьи выделяются среди певчих птиц своей удивительной вокальной гибкостью, быстро регулируя ритм, высоту и темп песни, когда самцы соревнуются за самок и защищают территорию.

«Для такого согласования вокальных данных требуется обработка в реальном времени и нейронная гибкость для корректировки голосового ответа в данный момент», — сказал соавтор исследования Хуан Себастьян Кальдерон-Гарсия из Австрийского института науки и технологий.

Исследователи показали, что соловьи отслеживают и имитируют как высоту тона, так и временную структуру — продолжительность каждого слога — и могут независимо регулировать высоту тона и длительность в реальном времени с поразительной точностью слуха и голосового контроля.

«Пение соловья позволяет понять, как мозг координирует сложное вокальное поведение на ходу», — сказал соавтор исследования Джакомо Косталунга из Института биологического интеллекта имени Макса Планка. «Большая часть наших знаний о нейронных цепях, отвечающих за голосообразование, получена на основе исследований видов, исполняющих относительно устойчивые, стереотипные песни».

Соловьи гибко корректируют ритм и структуру своих песен в режиме реального времени, чтобы соответствовать тому, что они слышат в самых разных вокализациях.

Изучение того, как их мозг управляет этой координацией, дает подсказки об основных правилах, формирующих коммуникацию как у животных, так и у людей.

Соловьи демонстрируют, что вокальная координация — это не просто копирование звуков, а поддержание ритма посредством постоянной корректировки под давлением. Каждая нота — это решение, принимаемое в реальном времени.

Изучая эти ночные поединки, ученые узнают, как мозг обрабатывает ритм в сложных коммуникационных процессах.

Эти уроки выходят за пределы леса. Они затрагивают вопрос о том, как все социальные существа, включая людей, сохраняют синхронность в самые важные моменты.