29.10.2014

Ученые разделили птичий «оркестр» на солистов

Учёные из МГУ им. М. В. Ломоносова совместно с коллегами из Института Ирхеля в Цюрихе разработали уникальную методику по обработке пения «хора» птиц; их статья опубликована в Nature Methods.

Пение – чрезвычайно важный инструмент у певчих птиц. С его помощью пернатые общаются, или, как сказали бы учёные, поддерживают коммуникации между отдельными особями. Ещё его используют самцы птиц для привлечения самок. Не меньший интерес представляет и взаимодействие родителя с птенцом в процессе обучения его песне.

Некоторые исследователи даже полагают, что существуют аналогии между развитием песни у певчих птиц и процессом освоения речи у ребёнка. Словом, с какой стороны ни посмотреть, птичьи трели играют серьёзную роль в развитии взаимоотношений в коллективе.

Чтобы лучше понять и научно обосновать эту взаимосвязь, весьма важно услышать каждую птицу в «оркестре», когда поют сразу несколько особей.

До недавнего момента способов, позволяющих это сделать, не существовало. Похожая задача – разделение сигналов, издаваемых отдельным животными в общем «хоре» – была решена применимо к летучим мышам, но птицы, в отличие от рукокрылых, издают более длинные звуки, и данная методика уже не работает. Учёные из Института Ирхеля в Цюрихе (Швейцария) совместно с коллегами из МГУ имени М. В. Ломоносова разработали универсальную технику, позволившую разделять пение каждой отдельной птицы вне зависимости от того, насколько близко в момент вокализации птицы находятся друг от друга, как они в этот момент перемещаются, насколько громко и слаженно поют. Статья с результатами их работы опубликована в одном из недавних номеров журнала Nature Methods.

Команда исследователей, в которой, кстати, большинство участников с русскими фамилиями, отрабатывали свою методику на одном виде птиц – зебровых амадинах.

«Песня зебровых амадин в высокой степени структурирована и имеет любопытную особенность: у этого вида птиц паттерн пения развивается в достаточно короткий промежуток времени после рождения, а из-за её высокой повторяемости есть возможность представить песню этих птиц в виде чётко заданного набора отдельных элементов – сонограмм», – поясняет выбор объекта исследования соавтор работы, старший научный сотрудник биофака МГУ Виктор Анисимов.

Разработанная учеными технология основана на применении ультраминиатюрных электронных устройств – логгеров, изобретенных одним из авторов статьи, швейцарским учёным Алексеем Высоцким. Размер и вес устройства невелики – даже такие миниатюрные птички, как зебровые амадины, вес которых может быть всего несколько десятков грамм, могут легко носить устройства на своих спинах, выполняя при этом все привычные для них действия.

Логгер регистрирует активность головного мозга в ситуации, когда животное находится в естественных условиях.

«Представьте себе, что мы выпускаем, например, мышь или птицу в ее привычную среду, она двигается, ест, совершает привычные ей действия, и мы никак не вмешиваемся в эти процессы, – рассказывает Виктор Анисимов. – При этом прибор регистрирует всю необходимую информацию об активности её мозга и записывает её на носитель. Через некоторое время мы можем переписать эту информацию и проанализировать, что же происходило в интересующих нас областях всё это время».

По словам Анисимова, технология, описанная в публикации Nature Methods, является развитием возможностей описанной системы – логгера – применительно к регистрации аудиосигналов.

«Содержательные результаты исследования – в том, что мы получили подтверждение применимости нашей методики для разделения птичьих голосов. Статья методическая, и это подчёркнуто даже семантически в названии журнала. Тем не менее, мы также успели посмотреть взаимодействие между отдельными птицами в разных группах и попытались построить своеобразные графы взаимодействия особей внутри сообщества», – говорит учёный.

Оказалось, что в группах зебровых амадин существуют высокозначимые связи между отдельными птицами и, одновременно с этим, есть пары птиц, которые практически не взаимодействуют между собой. Например, бывают ситуации, когда одна или даже две птицы отвечают на вокализацию третьей, а сама третья птица на активность этих двух других практически не реагирует.

По словам Виктора Анисимова, это логично, если мы говорим про молодых особей и их родителей, но такое иногда происходит и в случаях, когда птицы равноправны и речь может идти уже об индивидуальном положении особи в группе.

«Однако я бы не хотел развивать эту тему слишком широко, – добавляет он, – возможно, подобные материалы смогут быть опубликованы в виде отдельной статьи».

Источники:

1. km.ru