為了成功交配，許多雄蛙會坐在一起，向潛在配偶發(fā)出叫聲。這時，問題就出現(xiàn)了——每個試圖在人聲鼎沸的雞尾酒會上聽清別人說話的人都會遇到：一只雌蛙是如何在背景噪音（包括其他蛙類的聲音）中聽到并找到自己的如意郎君呢？現(xiàn)在，研究人員可能找到了答案。

3月5日，一篇發(fā)表在Cell Press細胞出版社旗下期刊Current Biology（《當代生物學(xué)》）上的報告顯示，青蛙能做到這一點要歸功于它們的肺部。當肺部膨脹時，青蛙鼓膜在特定的頻率范圍內(nèi)降低了對環(huán)境噪音的敏感性，從而更容易關(guān)注配偶的叫聲。

“從本質(zhì)上講，肺消除了鼓膜對噪音的反應(yīng)，特別是對一些不在調(diào)上的‘繁殖大合唱’中所遇到的噪音?！闭撐闹饕髡摺⒚髂崽K達大學(xué)圣奧拉夫?qū)W院的Norman Lee說。

研究人員解釋說，青蛙肺部所做的事情被稱為“聲譜對比度增強”。這是因為，與相鄰頻率的噪聲相比，它使雄性聲譜的頻率尤為突出。

“這類似于某些助聽器和耳蝸植入物中用于增強聲譜對比度的信號處理算法?！泵髂崽K達大學(xué)雙城校區(qū)的資深作者Mark Bee說，“人類設(shè)計這種算法，用來放大或提升語音的頻率，減弱或過濾語音之間的頻率，或兩者兼而有之。青蛙的肺部似乎會減弱雄性交配叫聲之間的頻率。我們認為，這種現(xiàn)象發(fā)生的物理機制與降噪耳機的工作原理類似。”

科學(xué)家們早就知道，聲音信號是大多數(shù)青蛙繁殖的關(guān)鍵。事實上，青蛙擁有一種獨特的發(fā)聲途徑，可以將聲音從充滿空氣的肺部通過聲門、口腔和咽鼓管傳到充滿空氣的中耳。但這種從肺到耳朵的聲音傳遞的精確運行過程一直是個謎。早期研究表明，青蛙肺部可能在增強鼓膜振動的方向性上發(fā)揮了作用，從而提高雌蛙定位“呼喚配偶”的雄蛙的能力。但Bee團隊發(fā)現(xiàn)事實并非如此。

研究人員對數(shù)據(jù)進一步分析提出了一種截然不同的解釋：青蛙肺的膨脹狀態(tài)不僅對聽力定向毫無影響，反倒對鼓膜的敏感性有重大影響。肺部充氣后，鼓膜對特定頻率范圍內(nèi)聲音的反應(yīng)就會減少。這讓他們產(chǎn)生了一個新想法：肺可以抑制振動，從而消除噪音。

確實，研究人員使用激光振動測量儀研究表明，充氣肺的共振選擇性地降低了鼓膜對同種青蛙求偶叫聲中出現(xiàn)的兩個聲譜峰值之間頻率的敏感度。研究證實，無論雌蛙肺脹得多厲害，它都能聽見同類雄蛙的聲音。因此，肺對雌蛙感興趣的“信號”照單全收，但是對“噪音”呢?

他們已經(jīng)知道，任何一種蛙類的主要噪音來源是同一時間“求偶”的其他蛙類的叫聲。但是他們不知道有多少或哪些蛙類物種會在其地盤上與綠樹蛙“大合唱”，更不知道它們的聲譜如何。為了找到答案，研究人員使用了一個名為“北美兩棲動物監(jiān)測計劃”的公眾科學(xué)項目的公開數(shù)據(jù)。他們對這些數(shù)據(jù)的分析表明，綠樹蛙充氣的肺部會讓它們難以聽到其他蛙類的叫聲，卻能聽到同伴的叫聲。

“毋庸置疑，我們認為這個結(jié)果——蛙肺部可以消除鼓膜對其他蛙類發(fā)出的噪音的反應(yīng)——非?？?”Bee說。

最后，研究人員建立了一個綠樹蛙內(nèi)耳處理聲音的生理模型，以檢查肺部對鼓膜的影響如何轉(zhuǎn)化為對同伴叫聲的更強有力的神經(jīng)反應(yīng)。他們認為工作原理是這樣的：內(nèi)耳在某種程度上是“調(diào)諧”的，以便對物種自身叫聲的頻率做出最佳響應(yīng)。但這種調(diào)諧并非完美。作者認為，肺部在聽覺方面的一個主要功能是加強或改善這種調(diào)諧，通過減少由其他蛙類叫聲引起的神經(jīng)反應(yīng)，讓內(nèi)耳對同類蛙的叫聲產(chǎn)生相對更強的神經(jīng)反應(yīng)。

研究人員說，這些發(fā)現(xiàn)證明了進化的力量，即利用已有適應(yīng)性來適應(yīng)新的功能。在未來的工作中，他們希望進一步了解決定鼓膜振動響應(yīng)的三種聲源（外部聲源、內(nèi)部聲源和肺部聲源）之間的物理相互作用。他們還想進一步了解青蛙的噪音消除有多普遍。