IRA FLATOW: Detta är Science Friday. Jag är Ira Flatow. Om du någonsin har sett en baby lära sig att prata, vet du att det är en rörig process eftersom först måste barnet höra dig prata, då är det babbling, rätt, allt det slumpmässiga ljudet när barnet börjar räkna ut hur man använder sina muskler för att göra de ljud som det hörs från vuxna.
och slutligen börjar barnet räkna ut det, och du får de första spännande orden. Och sedan innan du vet det, ditt barn är alla vuxit upp, försvara sitt territorium, och uppvakta kompisar.
Åh, vänta, vänta-sa jag mänskliga barn? Jag borde ha sagt allt detta är hur sångfåglar– som zebrafinken du just hörde– lär sig att producera de komplicerade mönstren av anteckningar som de måste memorera om de vill ha någon chans till reproduktiv framgång i vuxenlivet. Men i laboratorier som studerar dessa fåglar tänker forskare också på parallellerna mellan fågelinlärning och mänskligt tal.
fågelsång är en av de närmaste analogerna i naturen till hur vi pratar, det visar sig, och att studera hur fåglar lär sig i spädbarn kan öppna fönster i våra hjärnor. Här med mer att prata om det, min gäst, Dr.Jon Sakata, docent i biologi vid McGill University i Montreal. Kul att ha dig.
JON SAKATA: Hej, Ira, tack för att ha mig.
IRA FLATOW: Tack för att du kom ner. Så hur nära är fågelsång till mänskligt tal?
JON SAKATA: Vi tror att det finns många paralleller mellan fågelsång och mänskligt tal, och du har skisserat många av dem i din beskrivning. Att bara tänka på processen genom vilken fåglar måste lära sig att producera sina egna vokaliseringar, deras egna Art-typiska vokaliseringar, liknar verkligen hur barn måste räkna ut hur man producerar dessa talljud för att kommunicera med andra i sin miljö.
så de går igenom detta, det är i grunden detsamma över arter som lär sig sina egna vokaliseringar. Så det handlar först om att lära sig ljudet av ljudet som du använder för att kommunicera, och sedan handlar det om att lära sig att producera dessa ljud, så att räkna ut motormönstren eller motorkommandona för att producera de speciella ljuden.
nu är den första fasen bara att memorera ljuden från de vuxna runt dem och sedan memorera en sång som de slutligen vill sjunga som är typ av deras målsång. Och sedan går de igenom detta, som du sa, de babblar, och de börjar öva, och de räknar ut saker. Ibland får de saker fel, ibland får de saker rätt, och när de får saker rätt, säger hjärnan, aha, Det är bra. Du gjorde något bra, fortsätt göra det. Och så småningom växer de upp och sjunger sina egna låtar.
IRA FLATOW: är detta unikt för fåglar, denna typ av lärande? Gör andra djur detta?
JON SAKATA: Tja, det finns en handfull andra fåglar– så det finns sångfåglar, så inom de stora fåglarna finns det sångfåglar. Det finns cirka 4 000 till 5 000 sångfåglar som lär sig sina egna låtar. Det finns också kolibrier som lär sig sina egna låtar, och även papegojor, de är ganska kända för att vara vokala elever.
men utanför fåglar finns det ett antal däggdjur. Till exempel, Ja, människor är en av de viktigaste vi tänker på. Fladdermöss är också vokala elever.
IRA FLATOW: fladdermöss? Wow.
JON SAKATA: fladdermöss, ja. Och så detta är en relativt– människor har blivit att uppskatta att mer och mer under de senaste decennierna. Valar som delfiner och valar, även vokalelever. Och det finns några nya bevis på att elefanter kan imitera mänskliga ljud, så det finns vokalinlärning hos elefanter. Så det finns en ganska snygg sorts grupp ryggradsdjur som kan lära sig vokaliseringarna.
och det är inte så omfattande studerat i de andra systemen, men det är verkligen väl studerat hos fåglar, och vi vet att hela processen med sensoriskt lärande och sedan vokalpraxis och slutar i motoriskt lärande. Men jag tror att det kommer att bli fleshed– min satsning är att det i slutändan kommer att bli samma sak i fladdermöss och elefanter.
IRA FLATOW: intressant. Jag vill ta tillbaka den fågeln vi hörde tidigare när jag gjorde introduktionen. Låt oss höra det igen.
Zebrafink?
JON SAKATA: Ja.
IRA FLATOW: OK, så vad säger zebrafinken oss?
JON SAKATA: det säger, Det här är jag. Jag sjunger. Och det gör det hela tiden. Så vad gör den? Vi vet inte. Vi försöker lista ut det. Men det sjunger mycket. Och det sjunger när det är av sig själv.
det sjunger när det uppvaktar en kvinna. Och det är verkligen, låten som den producerar när den uppvaktar en kvinna, det är verkligen en av de viktigaste sakerna som kvinnor använder för att välja vem de ska para sig med. Och så måste fågeln göra det riktigt bra.
så han spenderar en massa tid– vad vi tycker, när han sjunger själv, är att vi faktiskt tror att han kanske övar bara för att se till att han håller upp sina vokalkunskaper. Och sedan när han ser en kvinna, han är i sin ultimata, hans bästa prestanda, och han visar upp sina vokala färdigheter, om du vill.
IRA FLATOW: så du har ett labb fullt av dessa fåglar?
JON SAKATA: vi har ett labb fullt.
IRA FLATOW: vilken bullrig plats!
JON SAKATA: Tja, det skulle vara härligt att ha dem bara flyga runt, men vi har dem i ljuddämpade kamrar så att vi kan få inspelningarna av dem i en akustiskt ren miljö, precis som du har här i studion. Men vi har dem också flyger runt, liksom, i andra delar.
IRA FLATOW: så du försöker lista ut vad som händer i deras hjärnor när de gör låtarna?
JON SAKATA: Ja.
IRA FLATOW: Det är vad du försöker göra.
JON SAKATA: både lärandet av låten och produktionen av låten också. Så vi tycker att sångfåglar är riktigt intressanta. Jag menar, det finns många djur som kommunicerar med varandra med ljud, men sångfåglar tror jag är väldigt intressanta och jag tycker speciella eftersom de inte är födda med denna förmåga att producera sina egna artlåtar utan för att de måste lära sig dem. Och så studerar den lärandeprocessen, tror jag, är det som verkligen gör sångfåglar till ett intressant och viktigt modellsystem att studera med avseende på hjärnmekanismer.
IRA FLATOW: så har de ett centrum i hjärnan som vi kan ha?
JON SAKATA: de har många centra, så –
IRA FLATOW: för dessa låtar?
JON SAKATA: ja, det finns en serie hjärnområden som är kopplade till varandra som har paralleller i den mänskliga hjärnan. Så till exempel finns det en del av hjärnan– en serie sammankopplade hjärnområden– som kallas basala ganglier, och människor tänker mycket på det hos människor när det gäller rörelse. Och när saker går fel i Parkinsons sjukdom, har du ofta några saker som går fel i själva basala ganglierna.
men det som är snyggt med sångfåglar är att de också har dessa basala ganglier, och inom basala ganglier har de Denna specialiserade del som heter Area X– Det är ett mycket attraktivt namn.
IRA FLATOW: Area X.
JON SAKATA: Area X. Jag gillar hur du säger Det.
IRA FLATOW: det är en TV-show som kommer upp om fåglar.
JON SAKATA: exakt. Så det området är specialiserat på sånginlärning. Och om du röra med aktivitet i det hjärnområdet under utveckling, lär fåglar inte sina låtar särskilt bra. Och så tror vi att det finns delar av de mänskliga basala ganglierna som också är viktiga för vokalinlärning och som liknar detta område X du ser hos fåglar.
IRA FLATOW: du vet, hos människor säger vi att människor lär sig saker bättre tidigare i livet. Är det samma sak med fåglarna som lär sig sina låtar, eller lär de sig det hela livet?
JON SAKATA: det finns artskillnader i hur länge de– för hur gamla de kan fortsätta lära sig sina låtar för. Så zebrafinkarna som vi studerar, de lär sig bara sina låtar under den första månaden eller två av sina liv. Och så är det ett riktigt begränsat utvecklingsfönster. Och dessa zebrafinkar sjunger en sång hela livet. Så denna en eller två månaders utveckling är verkligen viktigt för dem att lära sig och kristallisera sina låtar.
men det finns andra arter, som mockingbirds och europeiska starlings, det är vad vi kallar öppna elever som kan lära sig låtar under hela sin livstid. Och så är vi verkligen intresserade av att försöka lista ut vad som är annorlunda i hjärnan hos dessa två olika typer av fåglar.
IRA FLATOW: eftersom de imiterar andra fåglar, eller hur?
JON SAKATA: ja, det är fantastiskt. De kan till och med imitera nonaviska ljud, så bilalarm, till exempel, är ett klassiskt exempel på vad mockingbirds kan göra, eller hur? Och hur gör de det? Jag menar, vi vet inte. Men vi försöker lista ut det.
IRA FLATOW: och så undersöker ditt labb om sånginlärning också påverkas av social interaktion-vad menar du med det?
JON SAKATA: så människor– spädbarn, barn– kan lära av att titta på videor och lära sig att säga vissa saker, men det är inte särskilt robust lärande. Och vi som människor lär oss mycket bättre om vi får socialt interagera med en vuxen eller med en peer, och det leder till mer robust och effektivt lärande. Och samma sak händer i sångfåglar.
när du har en ungfågel som lärs av en annan vuxen, lär den fågeln sången till den vuxna fågeln mycket bättre jämfört med en ung som är inrymd individuellt och bara hör sång som spelas upp passivt ur en högtalare. Så vi jämför dessa sånginlärning under sociala situationer eller sociala sammanhang och sånginlärning som svar på passiv exponering för sång. Och vi ser igen mer robust lärande när ungdomar får socialt interagera med vuxna.
IRA FLATOW: Hmm. Är fågelsång ett språk? Pratar fåglarna med varandra?
JON SAKATA: så som sångfågelforskare försöker vi vara riktigt försiktiga med vad vi säger att fågelsång är analogt med. Och så för det mesta säger vi att fågelsång är analogt med tal och inte till språk i sig.
IRA FLATOW: förresten, så vad är skillnaden? Jag menar, tal, språk.
JON SAKATA: ja, så när vi pratar om det, som forskare när vi pratar om det, tänker vi på tal som en slags motor som egentligen bara– hur producerar du ljuden som består av språk? Och när vi pratar om språk tänker vi på det semantiska innehållet, syntaxen, typ av den mening som finns inom själva språket som vi försöker kommunicera.
och vi vet att fåglar kommunicerar särskilda saker med sina vokaliseringar, men repertoaren av betydelser av saker som de kommunicerar är mycket mer begränsad än vad vi ser på mänskligt språk. Så vi tror att de inte kan förmedla ett oändligt antal saker om miljön så långt vi kan berätta. Och så tror vi att det som är mest parallellt mellan fågelsång och mänskligt tal är en slags produktionsaspekt av det.
IRA FLATOW: så du säger att fåglar inte tar olika små låtar och sätter dem ihop som om vi skulle ta olika ord när vi talar?
JON SAKATA: vissa fåglar gör det, men inte i samma utsträckning som människor gör. Det finns den här saken som kallas kombinatorisk syntax, och vissa fåglar sätter ihop olika samtal för att bilda olika betydelser. Det är ett riktigt snyggt fält, men –
IRA FLATOW: jag trycker tillbaka på det här. Det låter som ett tal för mig.
JON SAKATA: det låter lite som språk, lite. Det finns människor som studerar detta och tänker på de språkliga principerna i fågelsång, och jag tror att det verkligen finns fenomen som fåglar gör som liknar språk, men jag tror att vi inte skulle argumentera för att det är samma omfattning av mänskligt språk när det gäller–
IRA FLATOW: och fåglar som kan imitera mänskligt tal, gör de något annorlunda?
JON SAKATA: vi vet inte. Vi vet inte mycket om den typen av fåglar. De är väldigt intressanta. Jag menar, förmågan att efterlikna mänskligt tal har förmodligen något att göra med saker i periferin, du vet, så vad kan deras muskler göra, näbben och tungan, och kan de slutligen producera dessa ljud.
men det är förmodligen inte bara det, det finns förmodligen vissa skillnader i hjärnan hos dessa fåglar som kan imitera mänskligt tal och fåglar som inte kan göra det. Men i slutändan tror jag att min gissning är att de använder samma kretsar, samma hjärnområden för att lära sig mänskligt tal eller hur man producerar mänskligt tal som att lära sig att producera en annan fågelsång i dessa härmar.
IRA FLATOW: i fåglarna som du studerar? Jag tänker på som papegojor som imiterar människor.
JON SAKATA: Nej, Ja, det är fantastiskt. Vi vet ingenting om hur papegojor gör det. Och zebrafinkar kan inte göra det.
IRA FLATOW: de kan inte göra det, va?
JON SAKATA: de kan sjunga sin egen art sång, men de kan inte säga hej till oss. Det skulle vara trevligt om vi hade en koloni full av fåglar som sa Hej till oss på morgonen, men det har vi inte.
IRA FLATOW: det kan bli tröttsamt efter ett tag!
JON SAKATA: det kan, ja.
IRA FLATOW: så vad kan vi lära oss om människor? Om du studerar hjärnan hos dessa fåglar, vad kommer det att berätta om oss?
JON SAKATA: Tja, jag tror att det har varit mycket forskning om att försöka hitta dessa paralleller mellan fågelhjärnor och mänskliga hjärnor. Och jag tror att det finns mycket bevis för att säga att många av dessa områden som vi ser i sångfåglar som är viktiga för sånginlärning verkligen liknar områden som vi tycker är viktiga för talinlärning och förvärv hos människor.
så om vi studerar dessa processer i sångfåglar, kanske vi kan få lite inblick i de processer som är involverade i talförvärv hos människor. Dessutom kan vi studera-det finns individer med underskott, har kommunikationsstörningar, så underskott i att lära sig att tala och hur man producerar språk. Och det finns ett antal gener som har varit inblandade i dessa kommunikativa störningar.
och en sak vi kan göra är att samma gener uttrycks i-många av samma gener uttrycks i sångfåglar, och vi kan faktiskt fråga, i vilken utsträckning gör dessa enskilda gener– om du introducerar en variant i en sångfågelhjärna, kan det också leda till underskott i kommunikationen i sångfågeln? Så du kan hjälpa till att verkligen leta efter de genetiska substraten som ligger bakom kommunikationsstörningar genom att använda sångfåglar som ett djurmodellsystem.
IRA FLATOW: jag är Ira Flatow. Detta är Science Friday från WNYC Studios. Tycker du att fåglar faktiskt är smartare än vi ger dem kredit för?
JON SAKATA: jag tror att de är smarta på att göra alla saker som de är avsedda att göra, och jag tror att vi bara måste komma med rätt tester till– men jag tror att de överraskar oss mycket.
IRA FLATOW: Ja. Blev du förvånad över deras sångförmåga? Något som överraskar dig?
JON SAKATA: Nej, Jag menar, jag tycker att det belopp som de sjunger är ganska fantastiskt. Vi har några studier där vi gav dem dessa slumpmässiga uppsättningar sekvenser, och vi fann att det som händer är att de– Åh, förlåt. När du ger dem dessa slumpmässiga ljud av deras zebrafinkljud drar de ut sekvenser som verkligen är typiska för de sekvenser du ser i naturen.
så vi tror att hjärnan är partisk för att lära sig dessa Art-typiska sekvenser som du ser. Så du ger dem detta slumpmässiga skräp av ljud, ja, slumpmässig sekvensdesign, de drar ut saker som deras art skulle använda för kommunikation.
IRA FLATOW: intressant. Tack så mycket, Jon Sakata, docent i biologi vid McGill University i Montreal. Tack för att du tog dig tid att vara med oss idag.
vi firar fågelsång och andra brainy bird tricks denna månad med vår SciFri bokklubb, läser boken The Genius of Birds av Jennifer Ackerman. Och här med ett par uppdateringar om vad klubben har gjort, SciFri producent, bok och fågelnörd, Christie Taylor.
CHRISTIE TAYLOR: Hallå, Ira.
IRA FLATOW: OK, välkommen tillbaka. Vad är rapporten från book club trenches?
CHRISTIE TAYLOR: Tja, vi har läst i några veckor nu. Och vi har haft några bra samtal om smarta fåglar med våra lyssnare på Facebook om vilken typ av intelligens vi kan mäta hos fåglar, inklusive dessa fantastiska knep för navigering, problemlösning och naturligtvis kommunikationen som vi just pratade om med Dr.Sakata. Och så, naturligtvis, andra snygga knep, som den här Ken i Lawrence, Kansas, berättade om SciFri VoxPop-appen.
KEN: Vännen i Hays, Kansas, som såg en western kingbird sätta cigarettstumpar i boet för de unga eftersom det förmodligen stöter bort fästingar, kvalster och andra skadedjur, vilket jag tycker är ett lärt beteende. Självklart är det inte genetisk programmering. Jag tycker att det är väldigt smart.
CHRISTIE TAYLOR: det är Ken i Kansas på vår nya Science Friday VoxPop-app, som låter människor chime in på olika Science Friday-frågor med hjälp av sin telefonmikrofon. Och vi har två sådana frågor just nu för våra bokklubbläsare. Så du kan gå med i, och hitta Science Friday VoxPop-appen var du än får dina appar.
och IRA, våra lyssnare har delat historier om alla slags smarta fågelbeteenden som de har sett– kardinaler ber dem att fylla på fågelmataren, kråkor knäcker nötter på trottoaren, Megan i San Jose såg en kråka som doppade inaktuella pommes frites i vatten för att mjuka upp dem.
IRA FLATOW: det är ganska smart. Du vet, jag älskar hur smarta kråkor är för att jag har sett dem mycket. Och vi har lärt oss om New Caledonian crows fantastiska pussellösningsförmåga. Bara läsa i boken hur de gör verktyg, men också hur de använder verktyg. Och de använder verktyg för att få ett annat verktyg, och de kommer så småningom att få dem den mat de behöver.
CHRISTIE TAYLOR: ja, och de verkar också ha kulturella skillnader i hur de gör dessa verktyg, beroende på var de bor. De passerar detta genom familjer.
jag blir också personligen väldigt upphetsad över bowerbirds. De gör dessa riktigt vackra utarbetade bon. Varje art verkar ha en annan känsla av estetik, favoritfärger, tricks med perspektiv som de gör för att locka sina kvinnor, och kanske till och med en känsla av konstnärskap, vilket är en rolig debatt vi kan ha nästa vecka.
IRA FLATOW: Tja, är det för sent för nykomlingar att gå med i bokklubben?
CHRISTIE TAYLOR: absolut inte. Du kan fortfarande plocka upp Genius of Birds av Jennifer Ackerman och börja läsa, Hitta vår diskussionsgrupp på Facebook, och leta efter fåglar nära dig med vår iNaturalist utmaning. Ta ett foto på din telefon, skicka in det, och du kommer att bidra med värdefulla medborgarvetenskapliga data. Det är allt på ScienceFriday.com/BookClub.
IRA FLATOW: där går du. Christie Taylor, Science Friday producent och wrangler för vår bokklubb.
Copyright 2019 Vetenskap Fredag Initiativ. Alla rättigheter förbehållna. Science Friday-transkript produceras på en stram tidsfrist av 3Play Media. Trohet till den ursprungliga luftade / publicerade ljud-eller videofilen kan variera, och texten kan uppdateras eller ändras i framtiden. För den auktoritativa record of Science Friday programmering, besök den ursprungliga luftade / publicerade inspelningen. För Användarvillkor och mer information, besök våra policysidor på http://www.sciencefriday.com/about/policies/