为了成功交配,许多雄蛙会坐在一起,向潜在配偶发出叫声。这时,问题就涌现了——每个试图在人声鼎沸的鸡尾酒会上听清别人说话的人都会碰着:一只雌蛙是如何在背景噪音(包括其他蛙类的声音)入耳到并找到自己的快意郎君呢?现在,研究职员可能找到了答案。
3月5日,一篇揭橥在Cell Press细胞出版社旗下期刊Current Biology(《当代生物学》)上的报告显示,田鸡能做到这一点要归功于它们的肺部。当肺部膨胀时,田鸡鼓膜在特定的频率范围内降落了对环境噪音的敏感性,从而更随意马虎关注配偶的叫声。
“从实质上讲,肺肃清了鼓膜对噪音的反应,特殊是对一些不在调上的‘繁殖大合唱’中所碰着的噪音。”论文紧张作者、明尼苏达大学圣奥拉夫学院的Norman Lee说。
研究职员阐明说,田鸡肺部所做的事情被称为“声谱比拟度增强”。这是由于,与相邻频率的噪声比较,它使雄性声谱的频率尤为突出。
“这类似于某些助听器和耳蜗植入物中用于增强声谱比拟度的旗子暗记处理算法。”明尼苏达大学双城校区的资深作者Mark Bee说,“人类设计这种算法,用来放大或提升语音的频率,减弱或过滤语音之间的频率,或两者兼而有之。田鸡的肺部彷佛会减弱雄性交配叫声之间的频率。我们认为,这种征象发生的物理机制与降噪耳机的事情事理类似。”
科学家们早就知道,声音旗子暗记是大多数田鸡繁殖的关键。事实上,田鸡拥有一种独特的发声路子,可以将声音从充满空气的肺部通过声门、口腔和咽鼓管传到充满空气的中耳。但这种从肺到耳朵的声音通报的精确运行过程一贯是个谜。早期研究表明,田鸡肺部可能在增强鼓膜振动的方向性上发挥了浸染,从而提高雌蛙定位“呼唤配偶”的雄蛙的能力。但Bee团队创造事实并非如此。
研究职员对数据进一步剖析提出了一种截然不同的阐明:田鸡肺的膨胀状态不仅对听力定向毫无影响,反倒对鼓膜的敏感性有重大影响。肺部充气后,鼓膜对特定频率范围内声音的反应就会减少。这让他们产生了一个新想法:肺可以抑制振动,从而肃清噪音。
确实,研究职员利用激光振动丈量仪研究表明,充气肺的共振选择性地降落了鼓膜对同种田鸡求偶叫声中涌现的两个声谱峰值之间频率的敏感度。研究证明,无论雌蛙肺胀得多厉害,它都能听见同类雄蛙的声音。因此,肺对雌蛙感兴趣的“旗子暗记”照单全收,但是对“噪音”呢?
他们已经知道,任何一种蛙类的紧张噪音来源是同一韶光“求偶”的其他蛙类的叫声。但是他们不知道有多少或哪些蛙类物种会在其地盘上与绿树蛙“大合唱”,更不知道它们的声谱如何。为了找到答案,研究职员利用了一个名为“北美两栖动物监测操持”的"大众年夜众科学项目的公开数据。他们对这些数据的剖析表明,绿树蛙充气的肺部会让它们难以听到其他蛙类的叫声,却能听到差错的叫声。
“毋庸置疑,我们认为这个结果——蛙肺部可以肃清鼓膜对其他蛙类发出的噪音的反应——非常酷!”Bee说。
末了,研究职员建立了一个绿树蛙内耳处理声音的生理模型,以检讨肺部对鼓膜的影响如何转化为对差错叫声的更强有力的神经反应。他们认为事情事理是这样的:内耳在某种程度上是“调谐”的,以便对物种自身叫声的频率做出最佳相应。但这种调谐并非完美。作者认为,肺部在听觉方面的一个紧张功能是加强或改进这种调谐,通过减少由其他蛙类叫声引起的神经反应,让内耳对同类蛙的叫声产生相对更强的神经反应。
研究职员说,这些创造证明了进化的力量,即利用已有适应性来适应新的功能。在未来的事情中,他们希望进一步理解决定鼓膜振动相应的三种声源(外部声源、内部声源和肺部声源)之间的物理相互浸染。他们还想进一步理解田鸡的噪音肃清有多普遍。
任务编辑:崔烜
校正:张艳