«По сути, легкие нейтрализуют реакцию барабанной перепонки на шум, особенно на некоторые из шумов, встречающихся в какофоническом« хоре »размножения, когда самцы нескольких других видов также звонят одновременно», – говорит ведущий автор Норман Ли из St. Колледж Олафа в Миннесоте.
Исследователи объясняют, что то, что делают их легкие, называется «усилением спектрального контраста."Это потому, что он выделяет частоты в спектре мужского голоса по сравнению с шумом на соседних частотах.
«Это аналогично алгоритмам обработки сигналов для улучшения спектрального контраста, реализованным в некоторых слуховых аппаратах и кохлеарных имплантатах», – говорит старший автор Марк Би из Университета Миннесоты-близнецов. «У людей эти алгоритмы предназначены для усиления или« повышения »частот, присутствующих в звуках речи, ослабления или« фильтрации »частот, присутствующих между частотами в звуках речи, или того и другого. У лягушек легкие ослабляют частоты, возникающие между голосами самцов в брачных криках.
Мы считаем, что физический механизм, с помощью которого это происходит, в принципе аналогичен принципу работы наушников с шумоподавлением."
Ученым давно известно, что голосовые сигналы являются ключом к воспроизводству у большинства лягушек. Фактически, лягушки обладают уникальным звуковым путем, который может передавать звуки из своих наполненных воздухом легких в заполненное воздухом среднее ухо через голосовую щель, ротовую полость и евстахиевы трубы.
Но точная функция этого пути передачи звука от легких к уху оставалась загадкой. Более ранние исследования показали, что легкие лягушки могут играть роль в увеличении степени зависимости вибрации барабанной перепонки от направления, тем самым улучшая способность слушателей определять местонахождение самца, рекламирующего сексуальную жизнь. Но команда Би обнаружила, что это не так.
Дальнейший анализ данных предложил другое объяснение: в то время как состояние раздувания легких не влияло на направленный слух, имело место существенное влияние на чувствительность барабанной перепонки.
При надутых легких барабанная перепонка меньше вибрирует в ответ на звуки в определенном частотном диапазоне. Это привело их к новой идее: легкие гасили вибрации, тем самым нейтрализуя шум.
Действительно, их исследования с использованием лазерной виброметрии показали, что резонанс надутых легких избирательно снижает чувствительность барабанной перепонки к частотам между двумя спектральными пиками, присутствующими в брачных криках лягушек одного вида. Он подтвердил, что самка может слышать самцов своего вида независимо от состояния ее легких.
Итак, легкие никак не влияли на «сигналы», представляющие интерес для самки. А как же "шум"?
Они уже знали, что основным источником шума для любого данного вида лягушек являются крики других видов лягушек, которые одновременно размножаются и выкрикивают одни и те же хоры. Но они не имели ни малейшего представления о том, сколько или какие другие виды могут «созывать совместно» в смешанном хоре видов с зелеными древесными лягушками по всему своему географическому ареалу, не говоря уже о том, как выглядит частотный спектр их криков. Чтобы выяснить это, они обратились к общедоступным данным гражданского научного проекта под названием Североамериканская программа мониторинга амфибий.
Их анализ этих данных показывает, что из-за раздутых легких зеленой древесной лягушки будет труднее слышать крики других видов, в то же время сохраняя их способность слышать крики своего собственного вида.
"Излишне говорить, что мы думаем, что этот результат – легкие лягушки, отменяющие реакцию барабанной перепонки на шум, создаваемый другими видами лягушек, – довольно крутой!"Пчела говорит.
Наконец, они создали физиологическую модель обработки звука внутренним ухом зеленой древесной лягушки, чтобы изучить, как воздействие легких на барабанную перепонку может быть преобразовано в более устойчивые нейронные реакции на крики их собственного вида. Они думают, что это работает так: внутреннее ухо в некотором роде «настроено», чтобы лучше всего реагировать на частоты собственных звуков вида.
Но эта настройка не идеальна. Авторы предполагают, что основная функция легких в отношении слуха состоит в том, чтобы обострить или улучшить эту настройку, позволяя внутреннему уху генерировать относительно более сильные нейронные реакции на собственные звонки вида, уменьшая нервные реакции, вызванные звонками других видов.
Полученные данные демонстрируют способность эволюции использовать уже существующие адаптации для новых функций, говорят исследователи. В будущей работе они хотят узнать больше о физическом взаимодействии между тремя источниками звука (внешним, внутренним через противоположное ухо и внутренним через легкие), которые определяют вибрационную реакцию барабанной перепонки.
Они также хотят узнать больше о том, насколько широко применяется шумоподавление у лягушек.