圖為灌木-Copiphora gorgonensis的示意圖，發(fā)現(xiàn)于哥倫比亞雨林中，顯示了聲壓在“耳道”內(nèi)部的變化。信用：索林·瓊森博士

新的研究發(fā)現(xiàn)，bush的耳道已經(jīng)進(jìn)化成可以與哺乳動(dòng)物的耳朵以相同的方式工作，以放大聲音并調(diào)節(jié)聲壓-并且這些發(fā)現(xiàn)可以幫助科學(xué)家制造出更好的聲音傳感器供人類使用。

叢林cri是依靠聲音傳播才能生存的昆蟲，雄性唱歌吸引遠(yuǎn)處的雌性。它們的前肢有非常小的“耳朵”，其工作方式類似于具有外耳，中耳和內(nèi)耳的人類，而且許多物種具有透明的“皮膚”，從而使科學(xué)家能夠測(cè)量耳廓。

一個(gè)由感官生物學(xué)家和數(shù)學(xué)家組成的國際團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，昆蟲的喇叭形外耳（稱為氣管導(dǎo)管）通過放大和轉(zhuǎn)換壓力波來捕獲與哺乳動(dòng)物耳道相同的聲音，然后將其傳遞給鼓膜表面為動(dòng)物提供定向聽覺。

迄今為止，尚不知道影響聲壓級(jí)從而影響定向聽覺的這種機(jī)制。這些發(fā)現(xiàn)可能會(huì)改變聽覺設(shè)備如何識(shí)別所檢測(cè)聲音的位置或起源，從而有助于用于監(jiān)視和監(jiān)視目的的無線聲傳感器網(wǎng)絡(luò)的富有挑戰(zhàn)性的設(shè)計(jì)。

研究小組對(duì)哥倫比亞雨林中發(fā)現(xiàn)的一種名為Copiphora gorgonensis的物種進(jìn)行了研究。他們使用3-D X射線成像來捕獲灌木bush的耳朵的結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，以確定聲音在聲管內(nèi)部的工作方式。

該研究是歐洲研究委員會(huì)資助的190萬歐元項(xiàng)目的一部分，該項(xiàng)目由英國林肯大學(xué)專門研究感官生物學(xué)和生物物理學(xué)的昆蟲學(xué)家Fernando Montealegre-Zapata教授領(lǐng)導(dǎo)。它是與布里斯托大學(xué)和奧地利格拉茨大學(xué)合作進(jìn)行的。

林肯大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院數(shù)值建模研究研究員Emine Celiker博士進(jìn)行了這項(xiàng)研究。她說：“這項(xiàng)研究是使用實(shí)驗(yàn)和數(shù)學(xué)相結(jié)合的技術(shù)來確定聆聽其物種歌曲的機(jī)制的第一步。

“我們的發(fā)現(xiàn)提供了強(qiáng)有力的指示，表明bush the耳的聲音與哺乳動(dòng)物的聲音相同，這使其研究對(duì)于開發(fā)新型聽覺傳感器至關(guān)重要。我們能夠使用激光多普勒振動(dòng)計(jì)記錄聽覺過程的記錄，測(cè)量耳道表面的聲波振動(dòng)。

“通過將耳朵的數(shù)學(xué)模型與現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，我們還發(fā)現(xiàn)耳道可以濾除與該物種的生存有關(guān)的聲音頻率，僅放大與動(dòng)物行為相關(guān)的聲音，例如它們的交配歌曲或掠食性蝙蝠的高頻聲。

“傳統(tǒng)上，號(hào)角會(huì)增加聲音的音量，眾所周知，對(duì)于灌木hearing來說，這也是由于其聲管的幾何形狀造成的。我們?cè)趯?duì)所涉及的過程進(jìn)行了全面研究之后，對(duì)此進(jìn)行了驗(yàn)證在聲音放大。這些發(fā)現(xiàn)具有巨大的潛力增強(qiáng)被應(yīng)用聲學(xué)傳感器，例如竊聽器“。

該發(fā)現(xiàn)已發(fā)表在《生物物理學(xué)雜志》上。