تطورت الفقمات وأسود البحر لتمتلك أدمغة بقدرات تعلم صوتي تشبه البشر

نادي متعلمي الصوت الحصري

التعلم الصوتي—القدرة على سماع صوت وتكراره وتعديل الإنتاج الصوتي بناءً على الخبرة—نادر جداً في مملكة الحيوان. البشر هم الأعضاء الأكثر وضوحاً في هذا النادي، إلى جانب الطيور المغردة والببغاوات والطيور الطنانة والحيتان والدلافين وغيرها من الحيتانيات والخفافيش والفيلة. الآن، دراسة جديدة نشرت في Science تضيف الزعنفيات—المجموعة التي تشمل الفقمات وأسود البحر والفظ—إلى هذه المجموعة المختارة، مدعومة بأدلة من تصوير الدماغ والتحليل السلوكي الذي يكشف عن تطور متقارب مذهل مع نظام التعلم الصوتي البشري.

استخدمت الدراسة تصوير الرنين المغناطيسي لفحص أدمغة الزعنفيات ومقارنتها بالبنية العصبية للأنواع المعروفة بكونها متعلمة صوتية مقابل تلك التي ليست كذلك. ما وجده الفريق كان توسعاً واضحاً وإعادة تنظيم مناطق القشرة الحركية لدى الفقمات وأسود البحر—وخاصة في المناطق التي، لدى البشر، ترتبط بالتحكم الطوعي في الكلام والنطق.

ما يتطلبه التعلم الصوتي

إنتاج صوت متعلم ليس مسألة وجود صوت فقط. يتطلب مساراً عصبياً مباشراً بين النظام السمعي—الذي يعالج الأصوات المسموعة—والمناطق في القشرة الحركية التي تتحكم بالجهاز الصوتي. في الأنواع بدون التعلم الصوتي، تلك المسارات غير مباشرة أو غير موجودة. يمكن للحيوان إنتاج نداءاته النموذجية للنوع، لكن لا يمكنه تعديلها بناءً على ما يسمعه، لا يمكنه تقليد أصوات جديدة، ولا يمكنه توسيع مخزونه الصوتي من خلال التجربة.

في متعلمي الصوت، بنت التطور أو قويت الاتصالات المباشرة بين مراكز المعالجة السمعية ومناطق القشرة الحركية في الدماغ الأمامي التي تتحكم بالنطق. هذه الدائرة هي ما يسمح للإنسان بسماع كلمة وتكرارها في النهاية، أو لطائر الإيقاع بإضافة أغاني جديدة إلى مخزونه بعد سماعها للمرة الأولى.

تظهر أدمغة الزعنفيات المفحوصة في الدراسة الجديدة بالضبط هذا البناء: مناطق حركية صوتية موسعة بأنماط اتصال متسقة مع مسارات سمعية-حركية مباشرة. وهذا يعكس التوقيعات العصبية الموجودة في الطيور المغردة والبشر—أنواع مفصولة بمئات الملايين من السنوات من التطور.

الأدلة السلوكية في الفقمات

تدعم الاكتشافات التشريحية أدبيات سلوكية غنية عن الزعنفيات. Hoover، فقمة رمادية عاشت في حديقة New England Aquarium وتوفيت عام 1985، أصبحت مشهورة لإنتاجها تلقائياً عبارات مفهومة بالإنجليزية—بما في ذلك اسمها الخاص والتحية hello there—التي بدا أنها تعلمتها من مقدمي الرعاية البشريين. لم تكن نطقاتها نتيجة التدريب؛ بل ظهرت من خلال التعرض والتقليد.

أظهرت أسود البحر أيضاً تقليد الأصوات في بيئات المختبر. في التجارب الموثقة، تم تدريب أسود البحر الفردية على تكرار أصوات جديدة تم تشغيلها لها عبر الصوت—وهو إنجاز لا يمكن لغير متعلمي الصوت تحقيقه بغض النظر عن عدد المحاولات التي يتلقونها. عدّل الحيوان نطقاته لمطابقة الأهداف وضبط النبرة والمدة وعمم قدرة التقليد على أصوات جديدة لم يسمعوها من قبل.

لهذه القدرات السلوكية الآن أساس تشريحي واضح. تدعم بنية الدماغ السلوك، والعكس صحيح.

لماذا يهم التطور المتقارب

أحد الجوانب الأكثر إقناعاً للاكتشاف هو ما يقوله عن ضغوط التطور التي تنتج التعلم الصوتي. يبدو أن الصفة قد تطورت عدة مرات بشكل مستقل في أنساب مختلفة جداً. حقيقة أن البشر والطيور المغردة والحيتانيات والآن الزعنفيات وصلوا بشكل مستقل إلى هياكل عصبية متشابهة تشير إلى أن التعلم الصوتي هو حل لمشكلة تكيف معينة—التواصل بمرونة والتعلم من الأنواع الأخرى أو الإشارة إلى الهوية الفردية—وهي مشكلة حدثت مراراً في بيئات وخطط جسدية مختلفة.

يساعد فهم سبب تطور التعلم الصوتي وفي أي السياقات في البحث حول تطور اللغة البشرية. اللغة هي أكثر تعبيرات التعلم الصوتي إحكاماً، ويستفيد فهم أساسها العصبي من دراسة الأنواع التي تقاربت على أنظمة مشابهة من خلال تاريخ تطور مختلف تماماً.

الآثار المترتبة على الإدراك الحيواني

بيوندا علم الأعصاب، تحمل النتائج آثاراً مترتبة على كيفية تفكيرنا في عقول الحيوانات. يتطلب التعلم الصوتي تمثيل الأصوات في الذاكرة ومقارنة الأصوات المسموعة بالأهداف الحركية وضبط الإنتاج بشكل تكراري—عملية تعني مستوى من المرونة الإدراكية أعلى بكثير من الغريزة البسيطة. إذا كان لدى الزعنفيات هذه القدرة والهياكل الدماغية التي تدعمها، فإنها تثير أسئلة حول ما يمكنهم فعله أيضاً.

اكتشفت الأبحاث حول الإدراك الزعنفي بالفعل قدرات مثيرة للإعجاب في الذاكرة والتمييز العددي والتعلم الاجتماعي. يضيف التعلم الصوتي بُعداً آخر لما هو بالفعل صورة من الذكاء القادر والمرن في حيوانات تقضي حياتها في التنقل عبر بيئات اجتماعية وبحرية معقدة.

تستند هذه المقالة إلى تقارير من Science (AAAS). اقرأ المقالة الأصلية.