拥有敏锐听觉的苍蝇

来源:煎蛋网 / 作者: / 2017-05-19
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Ormia ochracea(一种寄生蝇)的听觉定向能力在动物界是绝无仅有的。但是根据多伦多大学的一项新研究,想要在诸如助听器之类的科技产品中模仿这种能力可能会是一项复杂的工作。

多伦多大学教授 Andrew Mason 说:“这种苍蝇的耳朵具有机械耦合特性,可以为它们提供最敏锐的听觉定向能力,这种特性为仿生技术提供了灵感,例如助听器中的微型指向型麦克风。”

Ormia 是一种夜行苍蝇,体型很小,通身黄色,生活在美国南部和墨西哥。雌性 Ormia 会用它们敏锐的听觉寻找雄性蟋蟀并对其定位,以选择它们产卵的地点。幼虫孵化后会钻进蟋蟀体内并以其为食。

相比之下,这种苍蝇最独特的地方在于它们联系紧密的耳朵。它们不像其它动物一样两只耳朵是分开的,Ormia 的耳膜连在一起,两片耳膜之间有一个可以像跷跷板一样活动的关节。当一片耳膜振动时,会带动另一片振动。两片耳膜振动间的微小时间差使得 Orima 可以分辨出声音来源的位置。

Mason 说:“有趣的是,这么小的生物可以拥有如此敏感的听觉定位能力。它们所能定位的声波波长比它们的体长要长,因为有了特殊的耳朵,它们做到了本不能做到的事情。

工程师们想用相同的原理开发人造传感器。这种传感器能突破器材尺寸的限制来定位信号位置。可用于助听器、枪声探测器和各式雷达。

但是如何抑制噪声干扰是一个难题。当它用于助听器时,工程师们需要解决“鸡尾酒会问题”,即如何在嘈杂的环境中提高信号的辨识度,就像在一场喧闹的鸡尾酒会上如何听清别人说话一样。动物常常通过掩蔽空间释放 (spatial release from masking,SRM) 来解决这一问题,这能帮助它们更好地接收到需要的声音信号。Mason 解释,如果噪声与被需要的声音信号分隔越明显,对声音信号的干扰就越小。

但是由 Mason 和 Norman Lee 参与的新研究发现 Ormia 的听觉系统无法实现 SRM。在一系列的测试中他们发现,当噪声在 Ormia 的一侧发生时,Ormia 会将其从蟋蟀的叫声中分离出去。因为这种苍蝇的听觉定位能力十分敏感,并且它们还拥有机械耦合的听觉系统,从单一方向传来的噪声只会干扰某一只耳朵中听见的声音信号。

Mason 说:“从多个方向传来的噪声会对信号造成影响,从而导致听错觉。这种听错觉会误导苍蝇辨别声音来源,从而使其偏离正确的地点。”

进化生物学家们可能会对 Mason 的研究感兴趣,因为它显示噪声源会干扰 Orima 听见的蟋蟀叫声,这会影响苍蝇寻找宿主的能力。Mason 表示,工程师们同样会对这项实验感兴趣,因为它强调了机械耦合听觉系统的局限性。虽然 Ormia 为我们展现了一个快速准确的定位系统,但是这种苍蝇是如何在复杂环境下导航的尚不明确,例如多信号和嘈杂的环境。

Mason 说:“这些苍蝇能够精准定位单个物体,例如蟋蟀的叫声,但代价是它们只能关注非常有限的声音。”他还补充道,这种苍蝇可以以某种方式克服这些局限。至于它们是如何做到的,这需要 Mason 进行更多的研究。

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换一换

钟老师,走好!!!

天道有轮回 苍天饶过谁 该来的总会来 谁阻止都没用

文中的注意眨眼是否应为注意瞬脱范式?

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