Menneskers stemmer og fuglestemmer ændres med alderen. Derfor kan et nyt videnskabeligt studie af zebrafinken øge forståelsen af motorisk stemmekontrol – både hos sunde og syge mennesker. Fuglens stemme ændres dramatisk – både på grund af udviklingen af hjernens neurale kredsløb men også på grund af musklernes modning. Det nye studie viser, at selve fuglens instrument – stemmefolderne – forbliver de samme hele livet.
Når stemmen går i overgang og håret er helt forkert, når menneskebørn bliver til voksne, skyldes det udviklingen af strubehovedet, når puberteten indtræder. Hos fugle er det lidt anderledes. Her sker udviklingen nærmest som en eksplosion i løbet af uger – i stedet for år. Det er en af grundene til, at fugle er særdeles interessante af studere, hvis man gerne – som et helt nyt studie af zebrafinker – vil lære at forstå, hvordan stemmer udvikler sig; både hos sangfugle og hos mennesker.
”Der er hos fugle som hos mennesker mindst tre mulige fysiske ændringer i spil. Vi ved, at hjernens neurale kredsløb ændrer sig, musklerne udvikler sig, og så er der selve instrumentet – stemmefolderne. I vores nye studie er vi for første gang lykkedes med at studere de tre ting hver for sig og kan se, at mens hjerne og muskler ændrer sig, så forbliver stemmefolder uændret. Den nye metode kan hjælpe os med at forstå, hvordan fysiske ændringer ændrer på lyden, og det kan på sigt styrke en klinisk anvendelse til fx stemmebåndskirurgi på mennesker,” fortæller lektor Coen Elemans fra Biologisk Institut ved Syddansk Universitet
Et spørgsmål om træning
For at adskille hjerne og muskler fra selve zebrafinkes lydorgan – det såkaldte syrinx – konstruerede forskerne en testopsætning, hvor de kunstigt kunne skabe lyd fra en syrinx, efter at den var opereret ud af en fugl. Ved derefter at analysere lyde fra syrinxer fra finker fra dag 25 til dag 100 i deres liv kunne de konstatere, at der ingen nævneværdig forskel er i lydskabelsen hos unge og ældre zebrafinker.
”Vi kan se, at syrinx producerer lyd meget effektivt, og at vigtige akustiske parametre som fx frekvens ikke ændrer sig med alderen, hverken hos hanner eller hunner. Så vores data tyder på, at de observerede akustiske ændringer i udvikling af fugles sang i stedet skyldes dels ændringer i hjernens styring og så selve muskelkraften frem for ændringer i stemmefolderne i fuglenes syrinx,” forklarer Coen Elemans.
Hos zebrafinkerne er det dog kun hannerne, der synger smukt, mens hunnerne blot laver små lyde, så det store spørgsmål var derfor, hvordan den store forskel mellem hannerne og hunnerne opstår, og heller ikke her er forskerne i tvivl.
”Vi undersøger nu om træning af muskler er afgørende for at synge, og om dette er afgørende for hannerne, som søger en hun at parre sig med. Konstant træning kan gøre, at hannerne lykkes med i løbet af ganske kort tid ikke blot at kunne synge kraftigt, men også meget præcist og komplekst. Så det lader til at være behovet for at finde en hun, der driver hannerne til at træne deres sangmuskler meget intenst,” siger Coen Elemans.
Vil kortlægge det motoriske styringssystem
Selv om det ikke virker til, at det er umiddelbart og ligetil at sammenligne unge finkehanners korte og intense sangtræning med teenagedrenges stemmer i overgang, så er der ifølge forskerne bag alligevel en hel del at lære.
”Zebrafinker er et af de få dyr, der ligesom mennesker kan lære at imitere lyd. Langt de fleste dyr er født med færdigudviklede stemmer, men marindyr, elefanter, flagermus og sangfugle har en unik evne til at lave nye lyde – ligesom mennesker. Og da sangfuglene alt andet lige er nemmere at arbejde med en fx elefanter eller mennesker, er det en af de bedste modeller, vi har for at lære, hvordan stemmer tilegnes,” forklarer Coen Elemans.
Udover at studere hvordan zebrafinkernes lydorganer fysisk producerer lyd, giver arbejdet med fuglene også af andre årsager mulighed for at studere stemmeudvikling på et meget bedre niveau. Fx kan fuglene udstyres med kameraer, så man kan forbinde syn, lyd og hjerneaktivitet. Gennem et stort interdisciplinært studie med forskere fra Maine Universitet og Emory Universitet i USA vil forskere ved Syddansk Universitet derfor forsøge at kombinere fysik, neurovidenskab og biomekanik.
”I vores nye projekt vil vi skabe computermodeller baseret på eksperimenter og observationer. Modeller, der kan forklare mekanismerne involveret i frembringelsen af lyd, og som kan føre til udvikling af fx computerstyret stemmebåndskirurgi,” afslutter Coen Elemans.
