Тюлени и морские львы подсказали нейробиологам, как люди научились говорить
Международная группа нейробиологов под руководством Университета Эмори и Нового колледжа Флориды опубликовала в журнале Science исследование, которое приближает к разгадке эволюционного парадокса: почему люди обладают уникальной способностью к речи, а большинство животных — нет.
Авторы обнаружили, что ключом может быть «обходной путь» в мозге, который позволяет сознательно управлять дыханием и голосом. Этот путь, по их мнению, развился у тюленей и морских львов как адаптация к водному образу жизни, а впоследствии мог стать основой для развития речи у человека, объясняет Phys.org.
Ученые давно знали, что некоторые ластоногие умеют подражать человеческой речи. Например, знаменитый тюлень Гувер был обучен произносить фразы «как поживаешь?» и «смывайся отсюда!». Тюлени, как и попугаи, входят в число немногих видов животных, которые способны имитировать человеческие голоса. Морские львы тоже умеют управлять голосом, но в меньшей степени. Однако нейробиологические механизмы этой способности до сих пор оставались загадкой для ученых.
В новом проекте исследователи использовали диффузионную МРТ для изучения мозга четырех калифорнийских морских львов, четырех обыкновенных тюленей и трех северных морских слонов, которые умерли естественной смертью в реабилитационных центрах Калифорнии. Для сравнения они проанализировали мозг четырех койотов — наземных родственников предков ластоногих.
Результаты сканирования показали разительные отличия. У койотов, как и у большинства млекопитающих, вокализация находится под жестким контролем среднего мозга — древней структуры, отвечающей за автоматические функции: дыхание, глотание и реакции на угрозы. Группы клеток в стволе мозга напрямую посылают сигналы мышцам гортани, делая звуки непроизвольными.
У всех исследованных ластоногих ученые обнаружили прямую связь между голосовой моторной корой, отвечающей за сознательные действия, и нейронами, управляющими гортанью, — у койотов она отсутствует. Этот «обходной путь» позволяет животным сознательно контролировать звуки и, вероятно, изначально развился для контроля дыхания при нырянии. Морские львы остаются под водой в среднем 10–20 минут, а некоторые тюлени — до двух часов.
Однако на этом эволюция не остановилась. Ученые построили эволюционное древо вокальных способностей ластоногих и выяснили, что поверх базового «обходного пути» у разных ветвей появились дополнительные нейронные контуры. У морских слонов и других настоящих тюленей развились слухо-моторные связи, необходимые для обучения звукам в детстве. А высшего пилотажа — способности имитировать человеческую речь — достигли обыкновенные тюлени: у них обнаружили усиленные связи между таламусом и голосовой корой, аналогичные тем, что есть у певчих птиц и человека.
«Мы обнаружили эволюционный механизм, который позволил млекопитающим развить вокально гибкий мозг», — рассказал автор исследования Питер Кук, адъюнкт-профессор Нового колледжа Флориды.
Исследователи планируют продолжить работу, изучая мозг китов и дельфинов — еще одной группы морских млекопитающих с впечатляющими вокальными способностями. Расширяя охват и сравнивая больше видов с разными вокальными способностями, ученые надеются построить «эволюционное дерево языка» — карту того, как и у каких видов развивалась способность управлять голосом.
