声音的产生科学小实验(声音的产生科学实验视频)

 

来源：【科学网】

近日，中国科学院成都生物研究所动物行为与仿生项目组在国际学术期刊《环境污染》在线发表题为《噪音通过交叉感官干扰影响树蛙利用视觉线索的配偶选择》的研究论文。研究发现噪音干扰下蛙类视听多模信号的通讯效率显著下降，噪音可以通过交叉感官干扰影响动物的配偶选择。

通讯过程经常受到噪音的干扰，如何在噪声环境中有效地传输和识别信号是人和动物面临的一个严峻挑战。有观点认为多模信号可以提高嘈杂环境中的通讯效率。例如，当听觉通道被噪声掩盖，人和动物会更多地依赖其他感觉通道（视觉、嗅觉等），这种策略被称为多模转换（multimodal shift）。已有研究表明，环境噪音会干扰声音通讯，视觉背景噪音会干扰视觉通讯。大脑在处理某一感觉通道的信号时可能会削弱处理另一感觉通道信号的能力。因此，理论上，听觉系统的噪声有可能干扰到视觉信号的识别。然而，关于噪音是否以及如何通过交叉感官干扰（cross-sensory interference）影响动物的配偶选择的实验证据很少。

噪音通过交叉感官干扰影响蛙类的配偶选择（图形摘要）图片来自论文

此次实验中，科研人员以锯腿原指树蛙（Kurixalus odontotarsus）为对象，通过音箱和显示屏给雌蛙呈现单模信号（声音或鸣囊视频）和视听多模信号（声音+鸣囊视频），验证噪音是否会干扰蛙类对声音、视觉或视-听多模信号的处理能力。结果表明，没有播放噪音时，雌蛙能够准确选择更有吸引力的单模信号（声音或视觉）或视听多模信号；而播放噪音时，雌蛙的这一选择偏好消失甚至逆转。同时，环境噪声的交叉感官干扰受噪声频率与被试的听觉敏感范围的匹配程度以及任务识别难度的影响。此外，研究还发现环境噪音显著改变了雌蛙做出配偶选择所用的时长。

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实验刺激。噪音刺激（a），视觉刺激（b）。噪音刺激包括：高频白噪音（HFN），低频白噪音（LFN）和异种合唱（HC）。视觉刺激包括：雄蛙不鸣叫时的视频，雄蛙鸣叫时鸣囊动态伸缩的视频。图片来自论文

呈现视觉刺激时雌蛙的选择偏好。实验包括两组刺激对：雄蛙发出2音节广告鸣叫的视频画面 vs. 雄蛙发出5音节广告鸣叫的视频画面（a）；雄蛙不鸣叫的视频画面 vs. 雄蛙发出5音节广告鸣叫的视频画面（b）。横坐标S代表静音（空白对照），HFN代表高频白噪音，LFN代表低频白噪音，HC代表异种合唱。图片来自论文

呈现声音或声-视刺激时雌蛙的选择偏好。实验包括两组刺激对：2音节广告鸣叫vs. 5音节广告鸣叫（a）；雄蛙发出2音节广告鸣叫的视频 vs. 雄蛙发出5音节广告鸣叫的视频（b）。HFN代表高频白噪音。图片来自论文

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呈现视觉刺激时雌蛙做出选择所用的时间。实验包括两组刺激对：雄蛙发出2音节广告鸣叫的视频画面 vs. 雄蛙发出5音节广告鸣叫的视频画面（a）；雄蛙不鸣叫的视频画面 vs. 雄蛙发出5音节广告鸣叫的视频画面（b）。横坐标S代表静音（空白对照），HFN代表高频白噪音，LFN代表低频白噪音，HC代表异种合唱。图片来自论文

该结果为噪声的交叉感官干扰提供了新的证据，首次证明了环境噪声会干扰动物的视觉信号，这很可能会降低噪声环境中动物的通讯效率，进而影响其适合度。本研究阐明了噪声如何通过交叉感官干扰影响动物的配偶选择，对揭示噪音环境下多模信号的功能和进化以及噪音的多模态危害具有重要意义，为科学预测和缓解噪声干扰对野生动物的影响提供了重要依据。

中国科学院成都生物研究所特别研究助理朱弼成为该论文第一作者，研究员崔建国为通讯作者；海南师范大学教授汪继超、王同亮博士和生态环境部华南环境科学研究所研究员陈清华为合作作者。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.envpol.2022.119680

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