در مطالعه‌ای تازه از دانشگاه‌های آمستردام و لیدن، پژوهشگران کشف کردند که سارهای اروپایی در تقلید از صداهای رباتی مانند R2-D2 از فیلم جنگ ستارگان، از طوطی‌ها عملکرد بهتری دارند. این پرندگان نه‌تنها توانستند صدای انسان را تقلید کنند، بلکه موفق شدند پیچیده‌ترین بیپ‌ها و سوت‌های یک ربات علمی‌تخیلی را هم بازتولید کنند.
آزمایش تقلید صدا با الهام از جنگ ستارگان
این پروژه به سرپرستی نیک سی. پی. دام از دانشگاه لیدن انجام شد و هدف آن بررسی توانایی تقلید صوتی در گونه‌های مختلف پرندگان بود. صدای R2-D2 ترکیبی از سینتی‌سایزر انسانی و افکت‌های رباتیک است، بنابراین مجموعه‌ای ثابت از بیپ‌ها و نت‌ها فراهم می‌کند که می‌تواند مبنای آزمایشی دقیق باشد.
در این آزمایش، پرندگان با دو نوع صدا مواجه شدند:
- صداهای مونو‌فونیک (تک‌نتی): تنها شامل یک فرکانس ساده بودند.
- صداهای مولتی‌فونیک (دو نتی): شامل دو فرکانس هم‌زمان بودند و نیاز به توانایی بالای کنترل صوت داشتند.
رقابت طوطی‌ها و سارها در تقلید
بیش از ۱۰۳ پرنده از ۹ گونه مختلف، شامل طوطی‌ها و سارهای اروپایی، در این پژوهش شرکت کردند. داده‌ها از طریق یک پروژه علمی مردمی و ارسال ویدیو توسط صاحبان پرندگان جمع‌آوری شد. نتیجه نشان داد:
- در تقلید از صداهای تک‌نتی، طوطی‌ها و سارها عملکردی مشابه داشتند.
- در تقلید از صداهای دو نتی، سارها به‌طور قابل توجهی دقیق‌تر بودند.
- در میان طوطی‌ها، باگرگارها (مرغ عشق‌ها) و کاکاتیل‌ها بهتر از طوطی خاکستری آفریقایی و آمازون‌ها عمل کردند.
بررسی دقیق‌تر نشان داد که چند سار توانستند هم‌زمان دو فرکانس مستقل تولید کنند، اما هیچ‌یک از طوطی‌ها قادر به انجام چنین کاری نبودند.
نقش آناتومی در تقلید صوت
تفاوت اصلی میان این دو گروه از پرندگان در ساختار اندام صوتی آن‌هاست. این اندام که سیرینکس (syrinx) نام دارد، در محل انشعاب نای قرار گرفته و صدای پرنده را تولید می‌کند. در پرندگان آوازخوان مانند سارها، این اندام شامل دو منبع صوتی مستقل است که می‌تواند به‌صورت جداگانه عمل کند. این ویژگی باعث می‌شود که سارها بتوانند هم‌زمان دو نت را پخش کنند؛ پدیده‌ای که به آن دونتی‌سازی یا بی‌فونیشن گفته می‌شود.
در مقابل، طوطی‌ها چنین تفکیک مستقلی در ساختار صوتی خود ندارند و به همین دلیل نمی‌توانند الگوهای دوبل در صداهای رباتی را به‌طور کامل تقلید کنند.
«تفاوت در دقت تقلید، بیشتر از آن‌که به یادگیری یا هوش مربوط باشد، به ساختار فیزیکی سیرینکس برمی‌گردد.» – نیک سی. پی. دام
پرندگان کوچک، تقلیدهای دقیق‌تر
یافته‌ها یک نکته جالب دیگر هم داشتند: پرندگان کوچک‌تر مانند باگرگار و کاکاتیل در تقلید صداهای ساده عملکردی بهتر از طوطی‌های بزرگ‌تر داشتند. پژوهشگران احتمال می‌دهند که پرندگان بزرگ‌تر گرچه دامنه صوتی گسترده‌تری دارند، اما ممکن است در هر صدا دقت کمتری نشان دهند.
این تفاوت می‌تواند ناشی از تمرکز متفاوت بر تمرین باشد؛ پرندگان کوچک‌تر ممکن است تعداد محدودی از صداها را با دقت بیشتری تمرین کنند، در حالی‌که طوطی‌های بزرگ‌تر مجموعه‌ای گسترده‌تر از صداها را تقلید می‌کنند اما هر یک را کمتر پالایش می‌کنند.
چگونه دقت تقلید اندازه‌گیری شد؟
پژوهشگران برای مقایسه منصفانه میان گونه‌ها از روش Dynamic Time Warping استفاده کردند؛ الگوریتمی که دو توالی زمانی را با هم تطبیق می‌دهد و میزان شباهت آن‌ها را می‌سنجد. آن‌ها ویژگی‌هایی مانند زیر و بمی (pitch) و الگوی زمانی را بررسی کردند تا مشخص شود کدام پرنده به الگوی اصلی نزدیک‌تر است.
این روش به‌ویژه در تحلیل آواز پرندگان کاربرد دارد، چون به تفاوت‌های زمانی و لغزش‌های جزئی در نت‌ها حساس نیست. نتایج نشان داد که امتیاز سارها در تطابق دو نتی به‌طور معناداری پایین‌تر (یعنی دقیق‌تر) از طوطی‌ها بود.
نقش دانش مردمی در علم
بخش بزرگی از داده‌های این مطالعه از ویدیوهای خانگی ارسالی توسط صاحبان پرندگان در سراسر جهان جمع‌آوری شد. این همکاری مردمی نشان داد که چگونه مشارکت عمومی می‌تواند به پژوهش‌های علمی کمک کند، به‌ویژه در مطالعه رفتارهایی که در محیط آزمایشگاه دشوار است.
این پروژه همچنین نشان داد که تجربه‌های خانگی پرندگان می‌تواند به اندازه آزمایش‌های کنترل‌شده، اطلاعات علمی ارزشمندی فراهم کند، به‌ویژه وقتی که هدف بررسی واکنش پرندگان به صداهای فرهنگی و غیرطبیعی است.
مرزهای یادگیری در پرندگان
نتایج نهایی پژوهش یک پیام کلیدی داشت: حتی با هوش و تمرین بالا، ساختار فیزیکی بدن می‌تواند حد نهایی توانایی تقلید را تعیین کند. سارهای اروپایی به لطف سیرینکس دوگانه خود می‌توانند دو صدا را هم‌زمان تولید کنند، اما طوطی‌ها محدود به تک‌صدا هستند.
با این حال، تفاوت‌ها میان گونه‌های طوطی نشان می‌دهد که مسیرهای موفقیت مختلفی وجود دارد. برخی گونه‌ها بر دقت تمرکز دارند، در حالی‌که دیگران بر تنوع صداها.
پژوهشگران پیشنهاد می‌کنند که مطالعات آینده ارتباط میان اندازه مدارهای مغزی، سابقه تمرین و دقت تقلید را بررسی کنند. همچنین ممکن است در آینده معلوم شود که دقت بالاتر در تقلید صدا چه نقشی در جفت‌یابی و پیوندهای اجتماعی دارد.
این پژوهش در مجله Scientific Reports منتشر شده است.
جمع‌بندی
از تقلید R2-D2 تا صداهای طبیعی، پرندگان همچنان ما را شگفت‌زده می‌کنند. پژوهش تازه نشان می‌دهد که توانایی تقلید نه‌تنها به مغز بلکه به آناتومی صوتی نیز بستگی دارد. سارهای اروپایی با ابزار صوتی خاص خود، مرزهای تقلید را گسترش داده‌اند و بار دیگر نشان داده‌اند که طبیعت، استاد نوآوری است.
