Легкие лягушек, как наушники с шумоподавлением

Согласно новому исследованию, опубликованному в журнале Current Biology, у лягушек есть особый механизм, позволяющий справляться со сложным фоновым шумом: их легкие. С надутыми легкими лягушки могут создавать эффект наушников с шумоподавлением, ограничивая диапазон частот, который улавливают их барабанные перепонки.

«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 исследования Норман Ли из колледжа Св. Олафа в Миннесоте.

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 заполненных 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 была 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.

«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. «У людей эти алгоритмы предназначены для усиления или «повышения» частот, присутствующих в звуках речи, ослабления или «фильтрации» частот между звуками речи или того и другого. У лягушек легкие, кажется, ослабляют частоты, встречающиеся между ними в голосах самцов при спаривании. Мы считаем, что физический механизм, с помощью которого это происходит, в принципе аналогичен принципу работы наушников с шумоподавлением».

С помощью лазерной виброметрии исследователи смогли показать, что резонанс надутых легких избирательно снижает чувствительность барабанной перепонки к частотам между двумя спектральными пиками, присутствующими в брачных криках лягушек одного вида. Эта неожиданная функциональная роль, которую легкие играют в слухе, предполагает эволюционную адаптацию, которую ранее не исследовали. По словам ученых, это также еще одно подтверждение того, что эволюция способна использовать уже существующие адаптации для новых функций. 

Читайте также: Древесные лягушки защищаются от хищников слуховой иллюзией