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奇特青蛙像收音机可选择接收不同频率声音


  新浪科技讯 北京时间7月25日消息,据美国科学日报报道,目前,研究人员在中国中部发现一种生活在吵杂溪流环境的青蛙,它们的听力十分奇特,耳朵能够调节接收到不同频率的声音,非常像收音机从一个频率调节到另一个频率。研究人员称,这是动物界中实现耳朵听力积极主动选择频率声音的奇特物种。

  这项研究发现是由美国伊利诺斯州立大学和加州州立大学洛杉矶分校的研究人员协作完成的,研究报告发表在7月22日出版的《美国国家科学院学报》上。研究小组成员还包括中国科学院和美国马萨诸塞州眼科和耳科医院的研究人员。这项研究是在检测这种名叫凹耳蛙的耳膜时发现的,它们可以在像鸟类叫声等听得到的声音和超声波频率范围内进行交流沟通。之前两位研究人员指出青蛙能够对发出超声波叫声,并对此进行响应。在最新研究中,他们期望确定是否在这些高频率声音下凹耳蛙耳膜会出现实际振动。

  研究人员使用激光振动计测量凹耳蛙耳膜的振动情况,他们发现耳膜可以对音速和超音速等级的声音作出反应。但他们对一些情况也无法解释——耳膜对超频率声音的敏感性有时会完全地消失。正常地声波打击耳膜可以导致耳膜产生振动,在许多青蛙研究,耳膜对声音的响应能够正确地反应出对声音的刺激。该研究小组领导人美国伊利诺斯州分子和综合生理学教授艾伯特·芬格称,之前研究显示青蛙耳膜绝不会对相同声音刺激产生不同的反应。

  凹耳蛙是一种耳朵内凹的急流青蛙,在某些方面具有不同寻常之处。许多青蛙的耳朵都长在身体皮肤表面,但是急流青蛙的耳朵却是内凹的。之前芬格和他的同事称凹耳蛙在吵杂环境中可以发出包括超声波声音在内的高频率叫声,同时令人惊异的是它们能够精确地定位声音来源。当它们听到一只雌性的呼叫时,雄性会直接地朝向声音来源方向跳跃过去,误差率低于1%,之前未听到青蛙具有此类特征。

  对于研究人员幸运的是,凹耳蛙的耳膜是透明的,便于提供对活青蛙内部身体结构的研究分析。芬格称,当研究人员迷惑不解耳膜振动的奇特结果时,他们注意到在耳膜中的暗色阴影会突然出现和消失。

  此外,更深入的研究揭示凹耳蛙经常频繁地张开和闭合其耳咽管(Eustachian tubes),这是两个狭窄的通道,既连接左边的咽,又连接右边的中耳。耳咽管状态的变化非常容易通过对这种青蛙下颚口腔直接光束照射进行观测,当耳咽管打开时,光束可明显地穿过耳膜;当耳咽管闭合时,光束在耳朵中的环路发光将消失。芬格说,“哇!这太令人惊奇了!在关于青蛙的听力和声音传达沟通的教科书中,只是很平淡地描述了耳咽管是永久地打开!这项研究使我们对青蛙听力有了新的认识。”

  芬格和他的同事们观测到当耳咽管打开时,其本质上连接着青蛙的左耳和右耳。芬格称,在耳朵之间的“声学连接”使其对声音方向变得很敏感,使凹耳蛙能够定位声音来源。

  为了测定耳咽管活跃性闭合的因果关系,研究人员测量了耳咽管受耳膜振动影响是如何打开和闭合的。他们发现当耳咽管闭合时,这种青蛙的耳膜对于高频和超频率音响变得非常敏感;当耳咽管打开时,耳膜主要是对低频声音产生响应。

  芬格指出,凹耳蛙能够像收音机那样调节接收特殊的声音频率,当它们处于急流溪水吵杂环境中,为了敏感地听到潜在配偶或竞争对手的呼叫,它们可以转换接听高频和超声波声音。目前,这项研究很可能会改善人体听力健康,初期针对青蛙听力结构的研究可帮助芬格和其同事在伊利诺斯州贝克曼先进科学和技术协会设计一种“智能听力装置”,从而促进实现人们对引起兴趣的声音信号的选择。(魏 冬)

 


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