Nghiên cứu não chim để giải quyết câu hỏi về khả năng học nói

Dù thuộc nhiều họ khác nhau trong phả hệ loài chim, những con chim có khả năng học hát sử dụng những cấu trúc não tương tự để cất giọng ca của mình. Các nhà sinh học thần kinh tại Trung tâm Y khoa Đại học Duke đã tìm ra lời giải đáp cho sự giống nhau khó hiểu này.

Trong 3 nhóm chim có khả năng phát tiếng – chim biết hát, các giống vẹt và chim ruồi – cấu trúc não dành cho việc hát và học hát nằm trong vùng điều khiển cử động. Nhóm nghiên cứu cũng phát hiện vùng điều khiển chuyển động chịu trách nhiệm có nhiều điểm tương đồng về chức năng với vùng não dành cho việc hát. Điều này có nghĩa là cách thức học phát âm tiến hóa từ cách thức điều khiển các cơ vận động.

Tác giả công trình nghiên cứu, Tiến sĩ Erich Jarvis, giảng viên môn sinh học thần kinh, đặt giả thiết những cách thức có từ xưa này, điều khiển cử động chi và cơ thể, đã kiềm chế cả vị trí lẫn hệ thống mạch của các cấu trúc dành cho việc học và bắt chước âm thanh. Những phát hiện này giúp giải câu đố tại sao con người có thể trò chuyện với cả giọng nói và tay nhưng tinh tinh chỉ có thể nói bằng tay.

Jarvis cho biết: “Ở cách thức chuyên biệt nhất, phát ngôn là khả năng điều khiển những cử động đã học của thanh quản. Có lẽ cách học ngôn ngữ của con người cũng tiến hóa tương tự như của những chú chim này. Cũng có thể quá trình tiến hóa những vùng não dành cho việc học nói ở chim và người đều dùng đến hệ cơ vận động chung, khả năng đã xảy ra trước khi cả chim và người tách biệt tổ tiên.”

Theo Giám đốc của Viện nghiên cứu Sức khỏe quốc gia (NIH) Elias A. Zerhouni, “công trình nghiên cứu sáng tạo này minh họa cho những phương pháp suy nghĩ sâu và sáng tạo được thưởng Tiên phong của NIH khuyến khích. Khám phá vùng não học nói nằm trong phần não điều khiển cử động cơ thể đã đem lại những hiểu biết bất ngờ về nguồn gốc của ngôn ngữ nói và mở ra những phương pháp nghiên cứu mới về rối loạn phát âm ở người.”

Jarvis và cộng sự đã kiểm tra những loài chim khác nhau, có khả năng học nói và không có: chim chích vườn, chim sẻ vằn, vẹt budgerigars, chim ruồi Anna và bồ câu. Phương pháp của họ bao gồm quan sát và ghi lại tín hiệu hành vi của lũ chim, sau đó tìm hiểu gien nào hoạt động trong não chim khi những chú chim di chuyển và hát theo một số cách nhất định.

Jarvis cho biết: “Khi chúng tôi sử dụng biện pháp sơ đồ phân tử hóa hành vi, chúng tôi thu được những mẫu gien trong não hiện sáng như hình ảnh cộng hưởng từ. Đây là công trình đầu tiên sơ đồ những phần thuộc não trước điều khiển cử động của chim. Não trước là phần lớn nhất của não và gồm nhiều phần chịu trách nhiệm cho suy nghĩ, học hỏi và nhận thức.”

Khi tất cả các loài chim cất tiếng, âm thanh của chúng phát ra thường do lập trình gien. Chỉ có chim biết hát, vẹt và chim ruồi có khả năng học hát. Loại hình học tiếng này tương tự như cách con người học nói. “Dựa trên dữ liệu đó, chúng tôi nghĩ rằng có một loại chất nền tồn tại trước, tên gọi là cách thức cơ vận động não trước, dẫn đến sự tiến hóa các cách học tiếng tương tự nhau ở ba họ chim khác nhau.”

Mối liên hệ giữa cử động và học tiếng cũng mở rộng đến con người. Cấu trúc não người dành cho phát ngôn cũng nằm phía trước, thậm chí bên trong, những vùng điểu khiển cử động. “Chúng ta có thể biện luận một cách đáng tin cậy rằng ở người khu vực học nói cũng tiến hóa từ các cơ vận động có sẵn. Những khả năng này có từ thời tổ tiên chung của bò sát, chim và động vật có vú, một loại sinh vật tên stem amniotes sống cách đây 300 triệu năm.”

Kết quả nghiên cứu từ chim nhất quán với giả thuyết rằng ngôn ngữ nói tiền thân là ngôn ngữ cử chỉ, hoặc giao tiếp dựa trên cử động (một trong những lời giải thích cho nguồn gốc ngôn ngữ nói). Cả người và tinh tinh đều sử dụng tay khi giao tiếp, và trẻ con ra dấu hiệu trước khi chúng bắt đầu nói. “Ra dấu là một trong những thứ đi kèm với lời nói hoàn toàn tự nhiên. Những vùng của não dành cho cử chỉ có thể được biến đổi và sử dụng dành cho phát ngôn.”