论文:青蛙肺部能充当“降噪耳机”,从而更易关注配偶的叫声

2021-03-05 01:45:38 作者: 论文:青蛙肺

为了成功交配,许多雄蛙会坐在一同,向潜在爱人宣布叫声。这时,问题就呈现了——每个企图在人声鼎沸的鸡尾酒会上听清他人说话的人都会遇到:一只雌蛙是如安在布景噪音(包含其他蛙类的声响)中听到并找到自己的如意郎君呢?现在,研讨人员或许找到了答案。

3月5日,一篇宣布在Cell Press细胞出版社旗下期刊Current Biology(《今世生物学》)上的陈述显现,青蛙能做到这一点要归功于它们的肺部。当肺部胀大时,青蛙鼓膜在特定的频率规模内降低了对环境噪音的敏感性,然后更简单重视爱人的叫声。

“从本质上讲,肺消除了鼓膜对噪音的反响,特别是对一些不在调上的‘繁衍大合唱’中所遇到的噪音。”论文首要作者、明尼苏达大学圣奥拉夫学院的Norman Lee说。

研讨人员解说说,青蛙肺部所做的作业被称为“声谱对比度增强”。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杰出。

“这相似于某些助听器和耳蜗植入物中用于增强声谱对比度的信号处理算法。”明尼苏达大学双城校区的资深作者Mark Bee说,“人类规划这种算法,用来扩大或进步语音的频率,削弱或过滤语音之间的频率,或两者兼而有之。青蛙的肺部好像会削弱雄性交配叫声之间的频率。咱们以为,这种现象发生的物理机制与降噪耳机的作业原理相似。”

科学家们早就知道,声响信号是大多数青蛙繁衍的要害。现实上,青蛙具有一种共同的发声途径,能够将声响从充溢空气的肺部经过声门、口腔和咽鼓管传到充溢空气的中耳。但这种从肺到耳朵的声响传递的准确运转进程一直是个谜。前期研讨标明,青蛙肺部或许在增强鼓膜振荡的方向性上发挥了效果,然后进步雌蛙定位“呼喊爱人”的雄蛙的才能。但Bee团队发现现实并非如此。

研讨人员对数据进一步剖析提出了一种天壤之别的解说:青蛙肺的胀大状况不仅对听力定向毫无影响,反倒对鼓膜的敏感性有严重影响。肺部充气后,鼓膜对特定频率规模内声响的反响就会削减。这让他们发生了一个新主意:肺能够按捺振荡,然后消除噪音。

的确,研讨人员运用激光振荡测量仪研讨标明,充气肺的共振挑选性地降低了鼓膜对同种青蛙求偶叫声中呈现的两个声谱峰值之间频率的敏感度。研讨证明,不管雌蛙肺胀得多凶猛,它都能听见同类雄蛙的声响。因而,肺对雌蛙感兴趣的“信号”照单全收,可是对“噪音”呢?

他们现已知道,任何一种蛙类的首要噪音来历是同一时间“求偶”的其他蛙类的叫声。可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怎么。为了找到答案,研讨人员运用了一个名为“北美两栖动物监测方案”的大众科学项目的揭露数据。他们对这些数据的剖析标明,绿树蛙充气的肺部会让它们难以听到其他蛙类的叫声,却能听到伙伴的叫声。

“毋庸置疑,咱们以为这个成果——蛙肺部能够消除鼓膜对其他蛙类宣布的噪音的反响——十分酷!”Bee说。

最终,研讨人员建立了一个绿树蛙内耳处理声响的生理模型,以查看肺部对鼓膜的影响怎么转化为对伙伴叫声的更强有力的神经反响。他们以为作业原理是这样的:内耳在某种程度上是“调谐”的,以便对物种本身叫声的频率做出最佳呼应。但这种调谐并非完美。作者以为,肺部在听觉方面的一个首要功用是加强或改进这种调谐,经过削减由其他蛙类叫声引起的神经反响,让内耳对同类蛙的叫声发生相对更强的神经反响。

研讨人员说,这些发现证明了进化的力气,即使用已有习惯性来习惯新的功用。在未来的作业中,他们期望进一步了解决议鼓膜振荡呼应的三种声源(外部声源、内部声源和肺部声源)之间的物理相互效果。他们还想进一步了解青蛙的噪音消除有多遍及。