?

?

一只正在鳴唱的雄性綠樹(shù)蛙。圖片來(lái)源：Norman Lee

?

來(lái)源 Cell Press

翻譯 劉詩(shī)宇

編輯 戚譯引

?

為了成功交配，許多雄性青蛙會(huì )聚集在一起，呼喚潛在的配偶。但這引發(fā)了一個(gè)重要的問(wèn)題，每個(gè)在嘈雜的雞尾酒會(huì )上試圖聽(tīng)清他人發(fā)言的人都很熟悉：雌性青蛙要如何才能從無(wú)關(guān)背景噪音，包括其他蛙類(lèi)物種發(fā)出的聲音中，聽(tīng)到并挑選潛在的同類(lèi)配偶的鳴唱呢？

?

現在，于 3 月 4 日在《當代生物學(xué)》（Current Biology） 期刊發(fā)表的一項研究提出，雌蛙的這種能力是通過(guò)一系列肺的功能實(shí)現的。雌蛙的肺充氣時(shí)，能夠降低鼓膜對特定頻率的環(huán)境噪音的敏感性，讓它更容易專(zhuān)注聆聽(tīng)潛在配偶的鳴唱。

?

“本質(zhì)上，雌蛙的肺消除了鼓膜對噪音的響應，尤其是嘈雜的繁殖‘合唱’中的某些噪音，這其中包含了其他多個(gè)物種雄蛙的同時(shí)鳴唱?！毖芯康牡谝蛔髡?，美國圣奧拉夫學(xué)院（St. Olaf College）的 Norman Lee 表示。

?

研究者們解釋說(shuō)，雌蛙的肺具備聲譜反差增強（spectral contrast enhancement）的功能。它們能使聲譜中某一個(gè)雄蛙的鳴唱從臨近頻率中的噪聲中凸顯出來(lái)。

?

“這種功能類(lèi)似于一些助聽(tīng)器和人工耳蝸中所使用的實(shí)現聲譜反差增強的信號處理算法，”研究資深作者、美國明尼蘇達大學(xué)（University of Minnesota）的 Mark Bee 表示，“在人類(lèi)中，我們設計這種算法用來(lái)放大語(yǔ)音的頻率，或過(guò)濾語(yǔ)音之間存在的頻率，或同時(shí)實(shí)現這兩種功能。在蛙類(lèi)中，肺似乎能減弱那些位于雄性求偶鳴唱頻率之間的頻率。我們相信，這種現象的物理本質(zhì)與降噪耳機的工作原理類(lèi)似?！?/p>

?

科學(xué)家早已認識到，在大多數蛙類(lèi)中，鳴聲信號對繁殖極為關(guān)鍵。事實(shí)上，蛙類(lèi)擁有一套傳遞聲音的獨特路徑，將聲音從它們充氣的肺經(jīng)過(guò)聲門(mén)、口腔和咽鼓管，傳遞至充氣的中耳。但這個(gè)從肺部到耳部的聲音傳遞路徑的具體功能仍然是個(gè)謎。早期研究提出，蛙的肺可能有助于增加鼓膜振動(dòng)幅度依賴(lài)于方向的變化，從而提升聽(tīng)者定位求偶雄性位置的能力，但 Bee 的團隊發(fā)現并非如此。

?

進(jìn)一步的數據分析提出了不同的解釋?zhuān)罕M管肺部充氣的狀態(tài)不影響方向性聽(tīng)覺(jué)，它卻對提升鼓膜敏感性具有實(shí)質(zhì)性影響。在肺部充氣時(shí)，鼓膜減少了對特定頻率范圍內聲音的振動(dòng)響應。這引導他們提出了新的看法：肺部減弱了振動(dòng)，從而消除了噪音。

?

一對正在交配的綠樹(shù)蛙。圖片來(lái)源：Norman Lee

?

環(huán)境中的噪音主要是同物種的求偶鳴唱中聲譜峰之間的頻段，研究利用激光振動(dòng)計進(jìn)行觀(guān)察，表明充氣的肺能夠選擇性地降低鼓膜對這個(gè)頻段的敏感性。他們還證實(shí)，雌蛙收聽(tīng)同種雄性求偶鳴唱的能力不受到肺部充氣狀態(tài)的影響。也就是說(shuō)，肺部狀態(tài)不會(huì )影響雌性所接受的目標“信號”，那么“噪音”呢？

?

研究者們早已知曉，對于任何給定的蛙類(lèi)物種，它們面臨的最主要的噪音來(lái)源就是同時(shí)繁殖的其他物種在“合唱”中發(fā)出的求偶鳴唱。然而，對于與綠樹(shù)蛙分布區域重疊、并可能與它們“合唱”的蛙類(lèi)物種和數目，甚至對于綠樹(shù)蛙的求偶鳴唱聲譜頻率本身，研究作者們都知之甚少。為此，他們向名為北美兩棲類(lèi)監測項目（North American Amphibian Monitoring Program）的公民科學(xué)項目尋求了公開(kāi)數據?；谶@些數據的分析指出，綠樹(shù)蛙充氣的肺能夠讓它們更難以聽(tīng)到其他物種的鳴唱，但不會(huì )影響它們聽(tīng)取同類(lèi)鳴唱的能力。

?

“不必說(shuō)，一只青蛙的肺就能消除鼓膜對不同種的蛙類(lèi)產(chǎn)生的噪音的反應，我們認為這個(gè)結果太酷了！”Bee 說(shuō)。

?

最終，他們建立了綠樹(shù)蛙內耳進(jìn)行聲音處理的生理學(xué)模型，以檢測肺對鼓膜的影響如何轉換為對其同類(lèi)鳴唱聲的穩定神經(jīng)反應。他們認為它應該是這樣運作的：內耳通過(guò)某些方式，被“調頻”至對其同類(lèi)鳴唱的頻率反應最敏銳的狀態(tài)。但這種調頻并不完美。作者們推測，肺在聽(tīng)覺(jué)方面的主要功能是銳化或改善這種調頻，即通過(guò)減少由其他物種鳴唱聲引起的神經(jīng)反應，使內耳能夠對來(lái)自同一物種的鳴唱聲產(chǎn)生相對更強的神經(jīng)反應。

?

研究者表示，這些結論表明進(jìn)化能夠為已有的適應指派新的功能。在未來(lái)的工作中，他們希望進(jìn)一步理解三種聲源（外源、對側耳內源和肺內源）彼此間在物理層面的相互作用，這種作用決定了鼓膜的振動(dòng)反應。他們也希望知道，降噪機制在蛙類(lèi)中分布得有多廣泛。

?

來(lái)源鏈接：

https://eurekalert.org/pub_releases/2021-03/cp-tfh022521.php?

關(guān)注【深圳科普】微信公眾號，在對話(huà)框：
回復【最新活動(dòng)】，了解近期科普活動(dòng)
回復【科普行】，了解最新深圳科普行活動(dòng)
回復【研學(xué)營(yíng)】，了解最新科普研學(xué)營(yíng)
回復【科普課堂】，了解最新科普課堂
回復【科普書(shū)籍】，了解最新科普書(shū)籍
回復【團體定制】，了解最新團體定制活動(dòng)
回復【科普基地】，了解深圳科普基地詳情
回復【觀(guān)鳥(niǎo)知識】，學(xué)習觀(guān)鳥(niǎo)相關(guān)科普知識
回復【博物學(xué)院】，了解更多博物學(xué)院活動(dòng)詳情

?