Der universelle Rhythmus tierischer Kommunikation
Von Insekten bis zu Menschenaffen und über Vögel bis hin zu Fischen kommunizieren Tiere mit einer Vielzahl von Lauten. Wenn die Tonhöhe ihrer Laute eine Rolle spielt, könnte auch der Rhythmus eine grundlegende Bedeutung haben. Forschende der Universität Genf, des NCCR Evolving Language, des Institut reConnect und des Institut Pasteur analysierten mehr als 2’000 Tonaufnahmen von 98 Tierarten. Dabei zeigte sich ein überraschend einheitliches Muster: Unabhängig von Grösse, Lebensraum, Art oder sozialer Komplexität äussern sich die Tiere in einem Tempo von etwa zwei bis drei Lauten pro Sekunde. Diese Regelmässigkeit könnte mit der begrenzten Fähigkeit des Gehirns zusammenhängen, akustische Reize zu verarbeiten. Auch die menschliche Sprache bildet hier keine Ausnahme. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift PLOS Biology veröffentlicht.
Von der Universität Genf
Fast alle Arten produzieren Laute seit Hunderten von Millionen Jahren - und das in einem gemeinsamen Rhythmus. © Théophane Piette mit KI.
Zur Kommunikation greifen viele Tierarten auf akustische Signale zurück, die in Frequenz und Tonhöhe variieren. “Doch wie steht es um den Rhythmus? Gibt es ein gemeinsames Tempo oder passt es sich den Eigenschaften jeder Art an? Genau diese zeitliche Dimension wollten wir untersuchen”, erklärt Anne-Lise Giraud, Professorin an der Medizinischen Fakultät der Universität Genf, Direktorin des reConnect-Instituts, und Forscherim am Institut Pasteur, die die Studie leitete.
Die Forschenden analysierten die Lautäusserungen von 98 Arten – darunter Säugetiere, Vögel, Amphibien, Insekten, Reptilien und Fische, jeweils mindestens eine pro Unterordnung. Dafür entwickelten sie eine Methode, mit der sich der Rhythmus von Lauten standardisiert berechnen lässt, und untersuchten anschliessend, welche Faktoren ihn beeinflussen könnten.
“Bei 95 Prozent der Arten liegt die Rate zwischen 0,45 und 4,99 Lautäusserungen pro Sekunde, mit einer deutlichen Häufung um 2,8 Hz – eine überraschende Einheitlichkeit bei ansonsten so unterschiedlichen Tieren”, betont Théophane Piette, Postdoktorand am Departement für Neurowissenschaften der Medizinischen Fakultät der Universität Genf und Erstautor der Studie. “Weder Körpergewicht noch Lungenkapazität, soziale Komplexität oder Lebensraum erwiesen sich als entscheidende Faktoren. Das deutet darauf hin, dass dieser Rhythmus durch eine gemeinsame, sehr alte Einschränkung geprägt ist, die viele Arten teilen, und nicht durch jüngere Anpassungen entstanden ist.”
Eine neuronale Erklärung
Um ein Geräusch zu analysieren, muss das Gehirn sowohl dessen Gesamtstruktur als auch dessen feinen Details erfassen. Forschende gehen daher davon aus, dass sich auditive Systeme entlang zweier ergänzender zeitlicher Skalen entwickelt haben. Langsame Oszillationen, insbesondere im Delta Bereich von 1 bis 4 Hertz, stellen vermutlich ein längeres Integrationsfenster bereit. Dieses ermöglicht es, akustische Abfolgen nachzuverfolgen und die allgemeine Struktur von Lauten zu erkennen. Dieses Tempo entspricht zudem jenem, welches in vielen tierischen Vokalisationen beobachtet wird. Schnellere Prozesse, wahrscheinlich im unteren Gamma Bereich, erlauben hingegen eine präzise zeitliche Unterscheidung von Klängen sowie die Analyse feiner akustischer Strukturen. Diese schnellen Mechanismen tragen insbesondere dazu bei, die Quelle des Geräusches zu identifizieren.
Sind wir auf dem Weg zu einer Kommunikation zwischen verschiedenen Arten?
Der Mensch bildet keine Ausnahme von dieser universellen Regel. Zwar liegt das Sprechtempo beim Menschen etwas über dem Durchschnitt im Tierreich, was unter anderem mit der sprachlichen Gliederung in Silben, Wörter und Sätze zusammenhängt. In anspruchsvollen Situationen verlangsamen wir unsere Sprechweise jedoch ganz natürlich, etwa bei Hintergrundlärm oder im Gespräch mit älteren Menschen oder kleinen Kindern.
Dieser gemeinsame Rhythmus könnte noch eine weitere Konsequenz haben: Er erleichtert möglicherweise die Kommunikation zwischen verschiedenen Arten. Wenn die meisten Tiere Laute in einer ähnlichen Grundfrequenz senden und empfangen, könnten sie auch Signale anderer Arten besser entschlüsseln. Genau das lässt sich zwischen Hunden und Menschen beobachten. Hunde verarbeiten menschliche Sprache im gleichen langsamen Rhythmus, und Menschen passen ihr Sprechtempo oft unbewusst an, wenn sie mit ihnen sprechen. “Dieser gemeinsame Rhythmus spiegelt möglicherweise nicht nur die Funktionsweise des Gehirns bei der Verarbeitung von Geräuschen und Lauten wider, sondern könnte auch eine Art universelle Synchronisation darstellen, die die Kommunikation zwischen Arten erleichtert”, folgert Théophane Piette.
Diese Studie entstand im Rahmen desr Forschung des NCCR Evolving Language, das von den Universitäten Genf, Zürich und Neuenburg gemeinsam getragen wird und sich zum Ziel gesetzt hat, die biologischen Grundlagen der Sprache, ihre evolutionären Ursprünge sowie die Herausforderungen neuer Technologien zu erforschen.
