위의 합성에서©ISTOCK.COM 조지 PERKINS;©ISTOCK.COM,THECRIMSONMONKEY
새들은 풍부한 보컬 레퍼토리에 사용하는 것이 자신의 동료들과 통신하지만,행동 생태 Mylene 마리에트가에 더 관심이 통화들은 만들 때 그들은 겉으로는 혼자입니다.
호주 디킨 대학교에서 연구원으로 일하면서 마리에트는 수컷과 암컷 쌍이 양육 노력을 조정하는 방법을 연구하기 위해 포로 얼룩말 핀치새(태니 오피 지아 구타타)의 둥지에 마이크를 심었습니다. 2014 년 어느 날,그녀는”때로는 한 부모가 스스로 배양하고있을 때 매우 다른 전화를 만들 것”이라고 마리에트는 회상하며”배아와 의사 소통을하고 있는지 궁금해했다.”
우리는 알들이 낳기 전에 그리고 부화 할 때 어떤 일이 일어나는지에 대해 많이 알고 있지만,중간에는 실제로 알려진 것이 많지 않습니다.
—파비앙 오브레,국립 과학 연구 센터
그녀가 엿 들었던 울음 소리—보컬 헥헥의 한 형태-는 온도가 상승 할 때 핀치새가 생성하는 소리이며,추가 관찰에 따르면 혼자 또는 다른 성인들 주위에서 때때로 이러한 열 호출이 발생한다는 것을 보여 주었지만,대부분 계란,특히 거의 부화 할 준비가 된 계란이있는 상태에서 만들어집니다. 그리고 개발중인 병아리가 반응합니다: 재생 실험은 부화 전에 전화를 들었던 병아리가 더 천천히 성장하여 고온으로 인한 산화 스트레스를 줄이거 나 작은 몸에서 열 발산을 극대화 할 수 있음을 보여주었습니다. 또한,열 호출에 노출 된 새들은 성인으로 더 뜨거운 둥지를 찾았고,첫 번식기에 더 많은 새끼를 낳았으며,배아로 열 호출을 듣지 않았지만 그렇지 않으면 양육 된 대조군보다 새로운 음식을 시도하는 것이 더 좋았습니다. 특히 남성 핀치새는 더 다양한 통화 레퍼토리를 배웠고,이는 생식 성공을 증가 시켰습니다.
“슬라이드 쇼 참조: 동물 배아가 외부 세계를 도청하는 방법”
마리에트와 그녀의 동료들은 배아가 외부 소리 또는 다른 진동에 대해 인식하고 반응하는 현상을”음향 발달 프로그램”이라고 불렀으며,이후 최근 검토를 포함하여 여러 논문에서 설명했습니다. 마리에트가 다른 예를 찾기 시작했을 때,그녀는 새,파충류,양서류 및 곤충에서 알을 낳는 종에서 그들을 발견했으며 나중에 인간에게도 증거를 발견했습니다. 그 연구에서 연구자들은 항상 태아 통신을 발견하기 위해 밖으로 설정하지 않았지만,그 결과는 오히려 계란이나 자궁의 안전에 휴면 거짓말보다,배아는 지속적으로 발달 궤도에 영향을 미치는 청각 자극으로 조정되는 아이디어를 지원합니다.
이러한 자극은 전화,다른 소리 및 물리적 진동의 형태로 제공됩니다. 이 정보는 부모,형제 자매 또는 잠재적 포식자로부터 유래 할 수 있습니다. 설치류와 인간의 연구는 소리가 자궁에서 임신 포유류 배아에서 뇌 발달과 심지어 언어 습득에 영향을 미치는 방법을 설명하는 동안 연구자들은 지금,계란 바인딩 배아의 결과 발달 변화 뒤에 특정 메커니즘뿐만 아니라 잠재적 인 혜택을 폭로한다. (페이지 하단의”포유류를 임신시키는 데 소리가 발달에 미치는 영향”을 참조하십시오.
“소리와 진동을 감지하는 배아의 능력은 조상이 될 수 있지만,그것이 사용되는 방식은 그 장점에 따라 각 종에서 독립적으로 진화한다”고 마리 에트는 현재 스페인의 두 번째 생물 스테이션에서 과학자에게 말한다. “우리가 그것을 모두 합쳐 놓았을 때,우리는 그것이 매우 일반적이라는 것을 깨달았습니다.”
외부에서의 삶 준비
음향 발달 프로그래밍의 가장 간단한 예에서,배아는 소리를 사용하여 부화를 동기화 할 수 있습니다. 땅 아래의 모래 둥지에 알을 묻는 거북이와 악어는 포식자를 압도하기 위해 이것을합니다. 파충류 배아는 서로 호출하고,합창이 크레센도에 도달 할 때,알을 탈출 모래의 표면에 올라,그리고 물 속으로 서둘러 자신의 미친 대시를 시작합니다.
악취 버그 할리 모르 파 할리스의 배아는 동료의 말을 듣고,그러나 그들의 경우에,그들 자신이 육식 동물이기 때문이다. 부화는 폭발적인 균열을 일으키며,이는 모든 젊은이들이 등장하여 마지막 사람들이 나이가 많은 친척에 의해 먹지 않도록합니다. 그리고 버로 워 버그 아도 머 루스 원형 홀과 방패 버그 패러 스트라 치아 자포 넨시스의 클러치는 형제 식인 풍습을 방지하기 위해 부분적으로 산모의 진동에 대한 응답으로 일제히 각 해치. 방패 벌레의 경우,모든 애벌레는 즉시 식인 풍습을 제한하기 위해 동시에 등장하지만,버로 워 버그에서 가장 높은 위험은 부화 직후가 아니라 첫 번째 털갈이 후,나이가 많은 님프가 부드럽고 더 취약 할 때 더 젊고 작은 형제 자매의 공격을받습니다. 동시 부화는 또한 도움이 될 수 있습니다. 자포 넨시스 어머니는 유충이 같은 발달 단계에 있기 때문에 젊은이를 더 효율적으로 보호하고 먹이를줍니다.
동물 배아는 또한 소리를 사용하여 다른 종의 포식 위험에 반응 할 수 있습니다. 진드기는,예를 들어,시간에 의해 부화 지연 그들이에 의해 걷거나 실제로 공격 약탈 진드기의 다양한 종의 진동을 감지 할 때,교토 대학 곤충 학자 야노 슈이치와 동료들은 취약 유충보다 자신의 힘든 계란 내부 안전으로 발견했다. 진동은”환경으로부터의 정보 전송을 위한 직접적인 채널을 제공한다”고 야노는 과학자에게 이메일을 보냈다.
파나마의 신열대 우림의 연못에 돌출된 잎의 아랫부분에 알을 낳는 유리 개구리는 한 걸음 더 나아간다. 그들은 근처의 포식자를 감지하면 부화를 지연시킬 수 있습니다—약 7 일에서 최대 21 일까지 배아 기간을 두 배로 늘리거나 세 배로 늘리거나 완전히 발달하기 전에 탈출 시도로 공격에 직면하여 자발적으로 부화 할 수 있습니다. 이 부화 소성은 유용,유기 생물 학자 제시 델리아는 말한다,모든 것,보인다,이 개구리를 먹고 싶어. 보스턴 대학에서 박사 연구 기간 동안 그는 뱀,거미,메뚜기 및 개미에 의한 5 종의 개구리 포식 시도를 문서화했습니다.
배아는 적에서 친구를 구별하는 것,델리아,현재 미국 자연사 박물관에서 박사 후 연구원 말한다,그러나 그는 정확히 어떻게 확실하지 않다. “부모와 위험한 단서를 구별 할 수있는 능력이 분명히 있습니다.”라고 그는 덧붙여서 아마도 부화 된 개구리가 아버지의 소리에 익숙해지고 포식자와 대면하며 알을 낳는 경향이 있다고 덧붙였다. 신호,가능성이 진동,규범에서 벗어나는 경우,그것은 경고에 배아를두고,델리아는 추측,위험의 징후는 부화 시간에 조정을 트리거.
그러나 이러한 조정은 트레이드 오프와 함께 올 수 있습니다. 델리아의 연구에서 일찍 부화 한 올챙이는 덜 효율적인 수영 선수였으며 약탈하는 물고기에 의해 잡히는 경향이 있었다. 2014 년,프랑스 국립 과학 연구 센터의 진화 생물학자 파비앙 오브렛은 새로 부화한 비페린 물뱀(나트릭스 마우라)사이에서 비슷한 트레이드오프의 증거를 발견했는데,이는 종종 같은 속이 빈 통나무나 다른 구멍에 놓인 다양한 연령대의 다른 클러치와 동 기적으로 그들의 알에서 나온다. 가금류 산업에서 빌린 적외선 기술을 사용하여,오브렛은 육일 나이에 차이가 계란의 두 세트의 인공 클러치에 양육했던 77 계란의 심장 박동을 모니터링. 그는 뱀이 이웃의 심장 박동을 감지하고 그에 따라 자신을 이동할 수 있음을 발견:젊은 뱀 배아는 차례로 자신의 신진 대사를 증가 격리에서 제기 컨트롤보다 빠른 심장 박동을했다. 또한,오브렛은 말한다,젊은 뱀은 잠을 미리 온,신진 대사 속도는 일반적으로 드롭 할 때,그들은 오래된 계란 부화 할 수 있도록 자신의 성숙을 가속화. 그러나 그들이 부화 한 후에는 어린 뱀이 더 짧았고 통제보다 덜 효율적으로 수영했습니다.
오브렛은 이후 다른 종을 연구하고 다른 질문을 추구하면서 태아기 의사 소통에 대한 더 많은 연구가 발표되면서 뱀에게 돌아 오는 것을 고려하게되었습니다. 지금은,그는 과학자에게 말한다,그는 다른 예제 연구자가 설정 한 것을보고 흥분하고 그들이 배아가 외부 단서에 응답하는 방법과 이유에 대해 무엇을 배울 수 있습니다. “나는 항상 알을 낳는 유기체 내의 잠복기가 블랙 박스라고 생각했습니다.”라고 그는 말합니다. “우리는 알이 낳기 전에 그리고 부화 할 때 일어나는 일에 대해 많이 알고 있지만,중간에는 실제로 알려진 것이 많지 않습니다.”
추적 메커니즘
더 나은 음향 발달 프로그램의”방법”을 해결하기 위해,마리 에트의 얼룩말 핀치 팀은 최근 줄리아 조지,클렘 슨 대학의 신경 생물 학자,행동 결과에 유전 적 눈을 빌려 2020 년에 가입 할 때 새로운 회원을 얻었다. “우리의 가설은 발달 재 프로그래밍에는 두 단계가 있다는 것입니다.”라고 그녀는 말합니다. “첫째,새들이 열 호출의 자극에 어떻게 반응하는지 초기 반응이있을 것입니다. . . . 그리고 두 번째 부분은 그 급한 반응에서 새들의 발달에 영향을 미치는 더 지속적인 변화로 어떻게 이동하는지입니다.그래서 그들은 자라면서 열에 더 관대해질 것입니다.”
이 연구는 아직 발표되지 않았지만,조지는 연구팀이 단기 및 만성 열 호출 노출 모두에 대한 배아의 발달 반응을 측정하기 위해 부화 되지 않은 병아리로부터 뇌 조직의 유전자 발현과 메틸화를 분석하고 있다고 말한다. 그들의 예비 결과에서 반복 노출이 무언가를 유발하는 것처럼 보인다고 그녀는 말합니다. “나는 열 호출 노출 동물과 제어 호출에 노출 된 동물 사이에 정말 다른 생각 신호를 가지고있다. 나는 그 차이가 있다는 것을 기쁘게 생각합니다. . . 그러나 나는 그것이 아직 무엇인지 해석 할 수 없다.”
이러한 응답은 전례가 없을 것입니다. 몇 년 전,노란색 다리 갈매기(라 루스 미카 헬리스)에-세 개의 계란 클러치를 누워 수명이 긴,식민지 바다새—연구자들은 컨트롤에 비해 스트레스 호르몬 코티솔의 높은 수준과 적은,작은 미토콘드리아(낮은 에너지 생산의 지표)와 함께,배아로 성인 갈매기 경보 호출을 듣고 인공 실험실 클러치에서 병아리들 사이에서 증가 글로벌 유전자 메틸화를 문서화. 행동 변화도 있었다: 계란 내에서 전화를 듣고 병아리는 자신의 부화를 지연,여전히 계란에있는 동안,덜 발성하고 더 진동,아마도 조용히 정보를 공유 할 수 있습니다. 부화 후,이 병아리는 알람 호출을 듣고 웅크 리고 더 빨리했다.
중요하게도,이러한 발달 및 행동 변화는 실험 중에 경보 호출에 두 개의 알만 노출되었을 때조차도 세 마리의 새끼 모두가 공유했는데,이는 포식자가 가까이에있을 때 형제 자매가 알 안에서 움직이고 껍질을 서로 문지르고 있었기 때문일 수 있습니다. 연구 공동 저자 호세 노게 라와 알베르토 벨란도,스페인 비고 대학에서 모두 진화 생태,그들은 계란 사이의 정보 거래의 어떤 수준을 예상 말한다. 그러나 벨란도는 과학자에게 보낸 이메일에서”노출되지 않은 병아리가 노출 된 형제 자매와 같은 반응을 보인 정도는 매우 놀랍습니다.”
노란 다리 갈매기 연구와 함께 출판 된 자연 생태학 및 진화 논평에서 마리 에트와 그녀의 디킨 대학 동료 캐서린 뷰캐넌은 연구 결과가”지금까지 불가능하다고 생각되었던 태아 사회적 단서에 기초한 발달 가소성의 정도를 시사한다고 썼다.”그들은 이러한 발달 변화의 장기적인 효과를 따르기 위해 더 많은 연구를 촉구 했음에도 불구하고,이 연구는 외부 세계로부터 고립 된 수동적 인 대상으로부터 조류 배아를 재정의하는 데 중추적 인 역할을한다고 덧붙였다.”
소리가 임신 포유류의 발달에 미치는 영향
임신 25 주에 인간의 청각 발달은 태아가 청각 자극에 반응하기 시작할 수있는 수준에 이르며,이는 대부분의 태아가 신경 연결이 처음 놓일 때 중요한 뇌 발달 기간 동안 태어나 기 전에 잘들을 수 있음을 의미합니다. 실제로 아기는 어머니의 목소리를 인식 할 수 있으며 자궁 내 주변 소리에 노출되면 건강한 뇌 발달과 관련이 있습니다. 생후 첫 5 개월 이내에 국제적으로 입양 된 어린이들이 모국어의 음성 처리 기능을 유지한다는 잠정적 인 증거도 있습니다.
그러나 상대적으로 쉽게 움직이고 조작하고 측정 할 수있는 알을 낳는 종을 연구하는 것이 더 쉽지만 소리가 자궁에서 아기에게 어떤 영향을 미치는지 결정하는 것이 더 어렵습니다. 설치류 연구는 하나의 옵션입니다. 2000 년대 초,한 연구에 따르면 임신 중 매일 1 시간 동안 기계 소음에 암컷 쥐를 노출 시키면 성장 장애가 발생하고 해마의 신경 발생이 감소하며 새끼의 공간 학습 장애가 발생했습니다. 그러나 자궁에서”편안한”음악에 노출 시키면 신경 발생과 공간 학습 능력이 증가했다고이 연구에 따르면.
또 다른 접근법은 조기에 태어난 유아를 연구하는 것입니다. 신생아 중환자실(신생아 중환자실)의 인큐베이터는 자궁과 크게 다르지만,연구자들은 아기가 아직 발달 40 주 이내에있는 동안 아기가 환경에 어떻게 반응하는지 측정 할 수 있습니다.
아미르 라하브,이전에 하버드 의과 대학에서 소아 신경 과학자,그의 아내가 25 주에 조기에 쌍둥이를 낳았다 2007 년에이 실현에왔다. “나는 처음으로 부모로 갔다,나는 포격했다,기본적으로 충격,소음의 양에 의해,에 의해. . . 경보 및 모니터 및 전선 및 쓰레기통 및 종이 디스펜서”라고 그는 과학자에게 말합니다. 그는 신생아 치료의 머리에 접근하고 비공식적 인 연구를 제안—라하브는 아내의 목소리를 녹음하고 자궁에서 소리가 나는 방법을 모방하기 위해 오디오를 변환하고,그의 쌍둥이에게 연주하고 싶었다. 결과는 예비 적이었고 통제는 포함되지 않았지만”의료 팀은 호흡 문제,패혈증,뇌출혈 및 사망을 포함하여 아이들이 일찍 태어난 아기에게 예상 할 수있는 모든 합병증을 어떻게 건너 뛰었는지 놀랐습니다.”
그 결과를 바탕으로 라하브와 그의 동료들은 이번에 40 명의 미숙아를 대상으로 한 또 다른 실험을 설계했습니다. 한 달 동안 하루에 네 번,신생아는 어머니의 목소리와 심장 박동 또는 분주 한 신생아 치료실의 주변 소리에 대한 숨막히는”자궁 화 된”녹음을 들었습니다. 그 후,팀은 일상적인 건강 검진 중에 두개골 초음파를 사용하여 유아의 뇌를 이미지화했습니다. 대조군과 비교했을 때,산모의 소리를 들었던 아기들은 청각과 언어 발달에 관여하는 뇌의 영역 인 훨씬 더 큰 청각 코텍스를 가지고있었습니다. 결과는”적어도 구조적으로,뇌에 산모의 소리의 장점을 보여,”라하브는 말한다,궁극적으로 독립적 인 컨설턴트로 일하기 위해 학계를 떠나,삼성은 어머니가 신생아 중환자 실에서 아기에게 자신의 목소리의 녹음을 스트리밍 할 수있는 응용 프로그램을 개발하는 데 도움이.
제네바대학교 발달신경과학자인 페트라 에이치피피는 발달 초기에 소리가 유아의 뇌에 어떤 영향을 미치는지 조사하고 있다. 이를 위해 그녀는 청각,감각 및 정서적 처리와 관련된 여러 영역을 활성화하는 음악을 사용합니다. “음악은 인간에게 특별한 영향을 미칩니다. . . 그것은 언어와 목소리에 대한 반응과는 다릅니다.”라고 그녀는 과학자에게 말합니다. “그것은 여전히 그것이 무엇인지 완전히 이해하지는 못하지만,감정을 불러 일으키는 데 확실히 강력합니다.”
2020 년에는 수상 경력에 빛나는 작곡가 안드레아스 볼렌바이더와 협력하여 아기가 선택한 아기 음악을 만들었습니다. 볼렌 바이더는 진정한 오케스트라를 신생아 중환자 실에 데려와 유아들이 깨어나거나 잠들거나 인큐베이터에서 활동할 때 각 악기를 연주했습니다. 피와 그녀의 동료들의 시각적 관찰과 아기의 심장 박동과 안구 운동을 측정 한 결과,팀은 유아가 가장 좋아하는 것,주로 하프,뱀 피리 및 종의 사운드 스케이프를 만들었습니다.
Hüppi 와 그녀의 협력자들 다단의 30 조기 신생아 중환자실 유아 두 그룹으로,반 누구에게 듣는 소리는 일주일에 다섯 번이고 반 누구를 받은 치료의 표준을 사용,자기공명영상(MRI)를 비교하여 자신의 두뇌 개발 15 기 아기들이 있습니다. 실험이 끝날 무렵,음악을 들었던 신생아 중환자 실 아기의 두뇌는 조기 대조군의 뇌보다 만기에 태어난 아기의 두뇌와 더 밀접하게 일치했습니다:음악에 노출 된 아기의 백질은 더욱 완벽하게 발달되었고,편도체는 더 컸으며,음향 및 정서적 자극을 처리하는 뇌 영역 간의 연결은 더 강했습니다.
신생아 중환자실 환경,라하브와 에이치피피 모두 동의,소리는 부분적으로 조기 태어난 아이들이 주의력결핍 과잉행동 장애,자폐증,공격성 또는 불안과 같은 행동 또는 주의력 관련 문제의 발생률이 높은 이유를 설명 할 수 있기 때문에 더 많은 연구를 보증합니다. 인큐베이터에서 몇 주를 보내는 신생아 중환자 실 아기의 경우”주요 자극은 소음입니다.”라고 라하브는 말합니다. 결과적으로 그는”뇌는 소음이 인생에서 가장 중요한 것임을 알게된다”고 덧붙여 배경 소음을 조정하고 당면한 작업에 집중하기가 더 어려워 질 수 있습니다.