美國科學(xué)家最近在婆羅洲島發(fā)現(xiàn)了一種奇特的青蛙,，這種名為凹耳胡蛙(Huia cavitympanum)的青蛙可以通過超聲波來互相交流。這一新發(fā)現(xiàn)對于治療人類聽力障礙具有重要的啟發(fā)意義,。
超頻率音響的頻率一般都超過20千赫,。這種頻率已超出了人類所能夠聽到的聲音頻率上限，而且也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于大多數(shù)兩棲動物,、爬行動物和鳥類等動物所能夠聽到或發(fā)出的5到8千赫聲音頻率,。然而，青蛙能夠聽到的聲音頻率最高達(dá)38千赫,，這是兩棲動物能夠聽到的最高頻率,。全球5000多個青蛙種屬中,，大多數(shù)青蛙位于頭部的耳膜都是平整的。然而,，凹耳胡蛙的耳膜卻是凹陷于頭骨之中,，這一點類似于哺乳動物。研究人員認(rèn)為,，凹耳胡蛙可能進化了這種高頻超聲系統(tǒng),，成為在嘈雜的棲息地進行明確通訊的一種方法。它們的耳膜之所以凹進去,，是為了更好地保護耳膜不受小枝條或者其他物體的撕裂,。同時也讓連接耳膜和耳朵處理聲音的部分更短更輕，從而更容易將超聲波振動傳到內(nèi)耳中,。這種結(jié)構(gòu)有點像立體聲音響的高音擴音器,，有利于更好地收聽超高頻聲音。
美國加州大學(xué)洛杉磯分校著名生理學(xué)教授彼德·納倫斯與生態(tài)和進化生物學(xué)研究生維多利亞·亞奇在凹耳胡蛙的棲息地對其進行了深入的研究,。他們發(fā)現(xiàn),，凹耳胡蛙不僅僅可以發(fā)出一些可以聽得見的聲音，而且還可以發(fā)出超聲波,。亞奇介紹說,，“你可以根據(jù)它們發(fā)聲袋的跳動來判斷它們在發(fā)聲。但是,，你卻聽不到任何聲音,。當(dāng)你再檢查錄音設(shè)備時，就可以看到燈光閃爍,，提示有聲音存在,。青蛙利用超聲波發(fā)音，這在以前是從未發(fā)現(xiàn)過的,。”因此,，科學(xué)家認(rèn)為，在嘈雜的溪流中,，青蛙正是利用超聲波進行相互交流的,。當(dāng)然它們也會發(fā)出人類能夠聽到的聲音進行交流。當(dāng)一只凹耳胡蛙要想引起另一只凹耳胡蛙的注意時,，就必須讓自己的叫聲蓋過其他的競爭者和背景噪聲,，所以迫使它發(fā)出更高頻率的聲音，這不僅保證自己的聲音能被對方聽到,，而且還比發(fā)出更大的聲音更節(jié)省能量,。
亞奇介紹說,，“我們的假設(shè)是,，這些青蛙使用高頻率的聲音進行交流，是為了避免急速水流發(fā)出的聲音打斷它們。但是,，高頻率的聲音不能遠(yuǎn)距離傳播,。因此，它們還必須同時用低頻和高頻聲音與較遠(yuǎn)處的其他青蛙進行交流,。青蛙們正是通過這種發(fā)聲方式來吸引異性,、相互交流以及建立領(lǐng)地。”這項研究將有助于改進人類助聽器的性能,，從而解決人類的聽力障礙問題,。研究人員得出結(jié)論說，這種青蛙的超聲波聽力可以用特殊進化來解釋,。納倫斯介紹說,，目前大多數(shù)的助聽器僅僅是把聲音放大，其中當(dāng)然也就包括了很多不必要的背景噪音,。這項研究還可能為開發(fā)更好的助聽器提供依據(jù),。
為了檢測凹耳胡蛙的聽力，研究人員們隨身攜帶著一種特別的設(shè)備,，能夠回放聽得見的聲音和人類聽不見的超聲波范圍的各種聲音,。研究人員把錄制的雌性蛙的聲音放給8只雄性蛙聽，結(jié)果發(fā)現(xiàn),，當(dāng)播放錄音時,，無論是聽得見的聲音還是聽不見的聲音，其中的5只雄性凹耳胡蛙比不放聲音時發(fā)出了更多的回應(yīng),。其中還有一只雄蛙發(fā)出了18聲連珠炮一樣的叫聲來回應(yīng)一種特別的超聲波錄音重放,。研究人員說：“雄性蛙不僅對超聲波做出回應(yīng)，而且還靠近我們的擴音器,，好像面對著一個發(fā)出聲音的青蛙,。”在第二個實驗中，研究人員對青蛙的聽力進行了測試,。他們主要測試一只雄性青蛙在播放錄音時的大腦活動,，當(dāng)播放超聲波錄音時，它顯示出強烈的反應(yīng),，但當(dāng)它的耳朵被黏土塞住時,，它對錄音就沒有什么反應(yīng)了，顯然是聽不到聲音,。
研究人員們表示,，通過對這種青蛙耳朵特殊結(jié)構(gòu)的研究，科學(xué)家總有一天會發(fā)明一種新的技術(shù)幫助人們在有許多背景噪聲的環(huán)境中聽到想聽的聲音,。美國科學(xué)家詹姆斯·帕蒂博士說：“研究人員通過對大自然中動物的交流來了解更多的聽力知識,。我們對凹耳胡蛙非凡的聽覺結(jié)構(gòu)了解得越多,，我們就越能夠理解人類的聽力，而且能夠使我們發(fā)明一種新的方法治療聽力損失問題,。”（生物谷Bioon.com）
生物谷推薦原始出處：
PLoS ONE 4(4): e5413. doi:10.1371/journal.pone.0005413
Pure Ultrasonic Communication in an Endemic Bornean Frog
Victoria S. Arch1*, T. Ulmar Grafe2, Marcos Gridi-Papp3, Peter M. Narins1,3
1 Department of Ecology and Evolutionary Biology, University of California, Los Angeles, Los Angeles, California, United States of America, 2 Department of Biology, University Brunei Darussalam, Jalan Tungku Link, Gadong, Brunei Darussalam, 3 Department of Physiological Science, University of California Los Angeles, Los Angeles, California, United States of America
Huia cavitympanum, an endemic Bornean frog, is the first amphibian species known to emit exclusively ultrasonic (i.e., >20 kHz) vocal signals. To test the hypothesis that these frogs use purely ultrasonic vocalizations for intraspecific communication, we performed playback experiments with male frogs in their natural calling sites. We found that the frogs respond with increased calling to broadcasts of conspecific calls containing only ultrasound. The field study was complemented by electrophysiological recordings from the auditory midbrain and by laser Doppler vibrometer measurements of the tympanic membrane's response to acoustic stimulation. These measurements revealed that the frog's auditory system is broadly tuned over high frequencies, with peak sensitivity occurring within the ultrasonic frequency range. Our results demonstrate that H. cavitympanum is the first non-mammalian vertebrate described to communicate with purely ultrasonic acoustic signals. These data suggest that further examination of the similarities and differences in the high-frequency/ultrasonic communication systems of H. cavitympanum and Odorrana tormota, an unrelated frog species that produces and detects ultrasound but does not emit exclusively ultrasonic calls, will afford new insights into the mechanisms underlying vertebrate high-frequency communication.
