據外媒報道，鳴叫聲對鳴禽的識別、交配和物種劃分至關重要；發表在《當代生物學》上的新研究顯示，鳴禽對其“聲樂”輸出有極高的控制能力，甚至可以控制單個肌纖維。鳥類悠揚而多樣的鳴叫聲經常給人們創作流行歌曲和詩歌帶來靈感，幾個世紀以來一直如此，可以追溯到莎士比亞的《羅密歐與朱麗葉》或安徒生的《夜鶯》。
儘管科學家對鳥鳴聲很着迷，但他們最近才開始弄清楚這種複雜的行為是如何產生的，哪些非凡的技能使鳴禽能夠發展出我們每天早上都能聽到的多樣化的聲音場景。
鳴禽用一種鳥類特有的特殊發聲器官–鳴管，來產生它們“美麗的歌曲”。它周圍的肌肉以超快的速度收縮，比人類腿部肌肉等快兩個數量級。
這項研究的主要作者、南丹麥大學生物系助理教授Iris Adam說：“我們發現，鳴禽對它們的歌聲有令人難以置信的精細控制，包括低於1赫茲的頻率控制。”
一個運動單元是肌肉的基本收縮單位，由一個運動神經元和它連接並激活的肌肉纖維的數量組成。結合組織製備來計算肌肉和神經纖維以及數學模型，研究人員可以表明，很大一部分運動單元必須非常小，甚至小到單根肌纖維。
這項研究的資深作者、南丹麥大學聲音交流和行為小組負責人Coen Elemans博士說：“運動單元的大小各不相同，從我們腿部肌肉的幾百或幾千根肌肉纖維到控制眼睛位置的肌肉和喉部的肌肉中只有5-10根。”
“在斑胸草雀的鳴唱肌肉中，我們的模型預測，13-17%的運動神經元支配着單一的肌肉纖維。”這是一個非同尋常的說法，研究人員開發了一種新技術，可以測量小肌肉內所有肌纖維的活動。
“我們的新方法使我們第一次能夠激活單個運動神經元並同時可視化和記錄所有響應的肌肉纖維的活動，”Adam說。
Adam補充說：“像這樣，我們能夠證明斑胸草雀的鳴叫肌肉確實包含小到一個肌肉纖維的運動單元。”
為了能夠了解這種小的運動單元對歌聲的影響，研究人員還測量了肌肉可以產生的壓力，以及這種壓力如何改變聲音的頻率。
Adam表示：“在小型運動單元旁邊，我們發現鳴禽聲帶肌肉的壓力是所有脊椎動物中測得的最低的。”
“為了能夠研究肌肉力量的變化如何改變鳥類發聲器官–鳴管發出的聲音，我們必須發明一種新的裝置。”Elemans補充說。
“鳴禽的聲帶肌肉當然包含了很多極端情況。”Adam說：“它們是已知的最快的肌肉之一，現在我們表明，它們也是最弱的肌肉，具有可能的最高控制水平。”
這種精細的控制是很重要的。以前的研究表明，從雌性鳴禽身上可以檢測到這些微小的變化，並利用它來決定它們是否被雄性吸引。
鳴禽大約在4000萬年前進化，並迅速輻射到我們今天所知的鳥類物種群中。歌聲對於雌鳥尋找和判斷雄鳥至關重要，甚至可以推動物種的進化。有幾個重要的特殊特徵被認為對它們的成功很重要。就像人類一樣，鳴禽需要通過模仿從“導師”那裡學習它們的歌聲。
Adam稱：“我們認為，除了特殊的鳴管和它們模仿聲音的驚人能力之外，歌聲特徵的精細漸變，如音調，增加了一隻鳥可以發出的不同聲音。”
“我們認為，聲音的精細漸變促成了鳴禽的輻射，”Elemans總結道。