Слух и общение лягушки

Лягушки и жабы издают множество разнообразных звуков, криков и песен во время ритуалов ухаживания и спаривания. Звонящие, обычно мужчины, издают стереотипные звуки, чтобы сообщить о своем местонахождении, готовности к спариванию и готовности защитить свою территорию; слушатели отвечают на вызовы ответным звонком, приближением и молчанием. Было показано, что эти реакции важны для распознавания видов, оценки партнера и локализации. Начиная с новаторских экспериментов Роберта Капраники в 1930-х годах. Используя методы воспроизведения обычных и синтетических звуков, биологи-бихевиористы и нейробиологи объединились, чтобы использовать лягушек и жаб в качестве модельной системы для понимания слуховой функции и эволюции. В настоящее время он считается важным примером нейронной основы поведения животных из-за простоты звуков, относительной легкости, с которой могут быть сделаны нейрофизиологические записи со слухового нерва, и надежности локализации поведения. Акустическая коммуникация необходима для выживания лягушки как при территориальной защите, так и при локализации и привлечении партнеров. Звуки лягушек распространяются по воздуху, воде и субстрату . Лягушки и жабы в значительной степени игнорируют звуки, которые не являются криками сородичей или хищников. только более громкие звуки пугают животных. Даже в этом случае, если не учитывать сильную вибрацию, они обычно не предпринимают никаких действий, пока источник не будет идентифицирован визуально. Нейронная основа общения и слуха дает представление о науке о звуке, применяемой к человеческому общению .

Звуковая связь

Поведенческая экология

Лягушек чаще слышат, чем видят, и другие лягушки (и исследователи) полагаются на их крики, чтобы идентифицировать их. В зависимости от региона, в котором живет лягушка, определенные времена года лучше подходят для размножения, чем другие, и лягушки могут жить вдали от лучших мест размножения, когда не наступает сезон спаривания. Во время сезона размножения они собираются в лучшем месте размножения и соревнуются за время призыва и признание. Виды, у которых брачный период узок из-за пересыхающих прудов, издают самые энергичные крики.

Стратегия звонков

Соревнования между мужчинами

У многих видов лягушек кричат ​​только самцы. У каждого вида свой зов, хотя даже среди одного и того же вида в разных регионах встречаются разные диалекты. Хотя люди не могут обнаружить различия в диалектах, лягушки различают региональные диалекты. Например, самцы лягушек-быков могут распознавать крики своих прямых территориальных соседей. Игнорируя звонки этих соседей, они экономят энергию и лишь агрессивно озвучивают в ответ на звонок злоумышленника. Таким образом, крики закрепляют территории, но также привлекают самок. Самцы могут издавать одиночный крик в те моменты, когда нет конкурентов, требующих меньше энергии. В других случаях, когда лягушка должна конкурировать с сотнями или тысячами других лягушек, чтобы быть услышанной, они вместе исполняют хоровой призыв, в котором каждая лягушка кричит по очереди, последовательно. Наиболее важной особенностью припева является общий рисунок. Благодаря этому шаблону звонки немногих людей заглушаются.Крик одной лягушки может быть доминирующим и вызывать симфонические крики отвечающих лягушек. Крик зависит от физического размера, и самок могут привлечь более энергичные крики. Лягушки одного и того же региона живут внутри своего вида и между разными видами. Лягушки того же вида перенастраивают свою частоту, чтобы она отличалась от других лягушек того же вида. Разные виды лягушек, живущие в одном и том же регионе, имеют более разную частоту криков. Частота и продолжительность криков разных видов различаются так же, как и предпочтения самок этого вида. Нервная схема самок разных видов различается.

Лягушка, которая демонстрирует вокализацию в соревнованиях самцов и самцов, - это Lithobates clamitans, также известная как Зеленая лягушка. Обычно у них есть четыре типа вызовов, каждый из которых предупреждает о разном уровне срочности и каждый из них различен. Первые два призыва представляют собой рекламные призывы, направленные на установление доминирования среди претендентов. Два других призыва больше направлены на агонистические столкновения.

Взаимодействие мужчины и женщины

Как и самцы, самки могут различать мельчайшие различия между отдельными лягушками. Однако мужчины и женщины настроены на разные части рекламного призыва. Например, самцы звукоподражательно, , названных видов более настроены на низкочастотную часть крика, тогда как самки более настроены на высокочастотную часть qui . На самом деле порядок частей не имеет значения. Точно так же у самок вида Tungara базилярный сосочек самки смещен в сторону более низкой, чем в среднем, части мужского крика. Эксперименты по измерению голосовых ответов и подходов показывают такое затухание.

Режим звуковой связи

Звонки часто передаются по воздуху, но были обнаружены и другие способы. Некоторые виды кричат, находясь под водой, и звук распространяется по воде. Это адаптивно в регионе, где многие виды конкурируют за эфирное время. Наринс обнаружил виды самок лягушек, которые используют твердые поверхности, такие как травинки и бревна, по которым они ритмично постукивают, чтобы привлечь партнеров. Кроме того, Фэн, Наринс и коллеги обнаружили, что некоторые виды лягушек используют ультразвук .

Звуковое производство

Самые маленькие лягушки тратят много энергии на произнесение криков. Для возникновения вокализации дыхательный поток воздуха идет из легких, проходя через гортань, в полость рта. В результате голосовые связки колеблются. Кроме того, вокализирующие мышцы могут составлять 15% массы тела самца весеннего писка, тогда как у самок такие же мышцы составляют лишь 3%. Лягушки издают звук из воздушного мешка под ртом, который снаружи надувается и сдувается. Воздух из легких направляется в воздушный мешок, который резонирует, делая звук громче. Гортань крупнее и более развита у самцов, хотя и незначительно отличается от самок.

Лягушки производят два типа призывов, на которых обычно сосредотачивается большинство экспериментов: призыв освобождения и призыв спаривания. Только самцы лягушек способны издавать брачные крики, чтобы привлечь беременных самок. Когда самцов и небеременных самок лягушек сжимают сексуально активные самцы лягушек, они издают сигнал об освобождении. У леопардовой лягушки имеются три движения для звукоизвлечения. Во-первых, существуют противоречия стенок тела, которые служат способом повышения внутрилегочного давления. Во-вторых, чтобы поток воздуха мог проходить через гортань, голосовая щель должна быть открыта. В-третьих, в гортани голосовые связки должны располагаться напротив друг друга по средней линии, чтобы поток воздуха мог вызывать их вибрацию. Кроме того, их призывы к освобождению и движения горла и боков коррелируют с призывными движениями гортани. У вогнутоухой селевой лягушки (Amolops tormotus) они издают звуки в ультразвуковом диапазоне. Три области, которые активно участвуют в криках лягушки, — это преоптическая область, соединение продолговатого и среднего мозга и соединение продолговатого и спинного мозга. Преоптическая область важна для того, чтобы лягушка инициировала призыв партнера. Соединение продолговатого и среднего мозга отвечает за создание вызывающего двигательного паттерна. Соединение продолговатого и спинного мозга содержит подъязычное и блуждающее ядра, которые жизненно важны для организации двигательных паттернов вызова и дыхания.

Звуковая локализация

Биологи считали, что уши лягушек расположены слишком близко друг к другу, чтобы точно локализовать звук . Лягушки не могут слышать короткие, высокочастотные звуки. Звук локализуется по разнице во времени, когда звук достигает каждого уха. «Вибрационное пятно» возле легких вибрирует в ответ на звук и может использоваться в качестве дополнительной меры для локализации.

Применение нейроэтологии лягушки

Работа доктора Фэна применяет нейроэтологию общения лягушек в медицине. Недавний проект по слуховым аппаратам основан на том, как самки лягушек находят себе пару. Самки должны узнавать выбранного ими самца по его зову. Определив, откуда исходит его звонок, она сможет его найти. Дополнительная задача состоит в том, что она локализует его зов, прислушиваясь к хору множества других лягушек, а также к шуму ручья и насекомых. Пруд для размножения — очень шумное место, и самкам приходится отличать крики самца от остального шума. То, как они распознают звуковой образец самца, которого они преследуют, по окружающему шуму, похоже на то, как интеллектуальные слуховые аппараты помогают людям слышать одни звуки и гасить другие. В основе нейронных механизмов лежат быстрые нейронные колебания и синаптическое торможение для подавления шума. Время и частота звука также играют роль в общении лягушек и могут быть использованы в работе Фэна. Он также изучает эхолокацию летучих мышей , чтобы создать интеллектуальные слуховые аппараты. Он также работает над кохлеарными имплантатами.

См. также

• Нейроэтология
• Лягушки
• Среда
• Зрение у жаб
• Эхолокация животных

Ссылки

Примечания

• Капраника, Роберт Р. (1965) Вызванный голосовой ответ лягушки-быка. MIT PRESS, Кембридж, Массачусетс. (110 стр.)
• Альберт С. Фэн. Программа нейробиологии Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн . 17 декабря 2007 г.
• Долго, Ким. Лягушки. Справочник дикой природы. Боулдер, Колорадо: Johnson Printing, 1999.
• Мандри, К.М. и Р.Р. Капраника. «Корреляция между слуховыми вызванными реакциями в таламусе и видоспецифичными характеристиками криков. I Rana catesbeiana». Журнал компьютерной физиологии 160 (1987): (4): 477-89.
• Макклелланд, Б.Е., В. Вильчински и А.С. Рэнд. Кафедра психологии Техасского университета, Половой диморфизм и видовые различия в нейрофизиологии и морфологии системы акустической связи двух неотропических гидрид.
• Наринс, П.М. и Р.Р. Капраника. «Нейронные адаптации для обработки двухнотного крика пуэрто-риканской древесной лягушки Eleutherodactylus coqui». Поведенческая эволюция мозга 17(1)(1980): 48-66.

Внешние ссылки

Ссылка на курс нейроэтологии

• http://instruct1.cit.cornell.edu/courses/bionb424/

Фэн

• http://www.life.uiuc.edu/neuroscience/people/showpeople.php?person=faculty/afeng1
• https://web.archive.org/web/20070517215838/http://www.beckman.uiuc.edu/directory/index.php?qry=BY_NETID&type=BIO&filter=afeng1
• https://web.archive.org/web/20071215062406/http://www.sciencemuseum.org.uk/antenna/ultrasonicfrogs/

Наринс

• http://www.physci.ucla.edu/Faculty/Narins/research/research.html Архивировано 4 января 2008 г. в Wayback Machine.
• https://web.archive.org/web/20071027090303/http://www.acoustics.org/press/swa9501.html
• http://www.physci.ucla.edu/Faculty/Narins/publications/pdfs/Sun%20and%20Narins%20BC.pdf. Архивировано 27 сентября 2007 г. в Wayback Machine.
• http://www.physci.ucla.edu/Faculty/Narins/publications/pdfs/NarinsJCP2.pdf. Архивировано 19 августа 2008 г. в Wayback Machine.
• http://www.physci.ucla.edu/Faculty/Narins/publications/publications.html Архивировано 24 июля 2008 г. в Wayback Machine.

Звуковая библиотека

• http://www.animalbehaviorarchive.org/assetSearch.do?method=searchCQL&query=%22Rana%22+and+%22catesbeiana%22&firstRecord=1&maximumRecords=9&totalResults=37&view=list&sortKeys=audioQual,ascending=false
• https://web.archive.org/web/20071205032005/http://www.animalbehaviorarchive.org/assetSearchInterim.do