Det kan være en stor udfordring at føre en samtale i et tætpakket rum, hvor mange taler i munden på hinanden – et fænomen, der ofte bliver ofte kaldt 'cocktailparty-problemet'.
Det er en vanskelig opgave at analyse og adskille de mange lyde, som når frem til trommehinden.
Der skal en kolossal mængde neurale beregninger til for denne form for analyse og afkodning, der desuden er meget let af forstyrre.
Selv en forholdsvis lille høretab, der næsten ikke kan detekteres ved standard kliniske tests, gør det bemærkelsesværdigt svært at fokusere på individuelle stemmer.
Blot én blandt mange tusind frøer
For mange frøarter er det auditive rum lige så tætpakket som et præpandemisk cocktailparty.
Når hanfrøen kvækker, er han blot én af mange tusind frøer - både artsfæller og andre frøarter - som også giver lyd fra sig på samme tid.
Gennem dette virvar af kvækken skal hunnen så vælge den rette mage at parre sig med på grundlag af hans kalden.
Vores nylige studie viser, at frøerne har en enkelt og elegant løsning på problemet.
Løvfrøens lunger virker som et simpelt støjreducerende filter, der forstærker hørbarheden af de artsspecifikke kvæk, og som dæmper lyde fra andre arter.
\ Læs mere
Frøernes trommehinder kan påvirke hinanden
Frøer har to trommehinder, der registrerer lyd; lidt ligesom os. Men hos frøerne kan de to trommehinder påvirke hinanden akustisk gennem mundhulen.
Det gør det muligt for lyden at nå begge sider af trommehinden, og det gør ørene retningsfølsomme.
Men lyden kan også trænge ind i mundhulen fra frøens egne lunger.
Hunfrøens lunger resonerer i et bestemt frekvensområde afhængigt af lungens volumen. Lydene bliver effektivt transmitteret gennem glottis - åbningen af luftrøret - til mundhulen.
\ Om Forskerzonen
Denne artikel er en del af Videnskab.dk’s Forskerzonen, hvor forskerne selv formidler deres forskning, viden og holdninger til et bredt publikum – med hjælp fra redaktionen.
Forskerzonen bliver udgivet takket være støtte fra vores partnere: Lundbeckfonden, Aalborg Universitet, Roskilde Universitet og Syddansk Universitet.
Forskerzonens redaktion prioriterer indholdet og styrer de redaktionelle processer, uafhængigt af partnerne. Læs mere om Forskerzonens mål, visioner og retningslinjer her.
Observeret blandt flere frøarter
Denne form for transmission fra lunger til trommehinde er observeret blandt flere frøarter, men indtil nu har det været noget af en gåde, hvad funktionen var.
Kvækkefrekvenser for alle hidtil studerede arter matchede ikke lungeresonansens frekvensområde, så den funktionelle implikation af transmission fra lungerne til ørerne var uklar.
Vi målte transmissionen af lyd gennem både trommehinder og lunger i grønne løvfrøer ved hjælp af et laservibrometer - en teknik, der måler vibrationer i lunger og trommehinde uden fysisk kontaktog brugte lokal lydstimulering af trommehinder og lunger.
På denne måde var det det muligt for os at 'dissekere' lydkomponenterne, der når frøens trommehinde.
Dæmper uønskede lyde
Vores målinger viste, at lydkomponenten fra lungerne mindsker bevægelse af trommehinden - og dermed følsomheden - i det frekvensområde, hvor lungerne er mest følsomme.
Blandt grønne løvfrøer og mange andre arter ligger dette interval uden for frekvensen af artens kvækken.
Det betyder, at lungerne afværger, at 'uønskede' lyde stimulerer øret - på samme måde som støjreducerende høretelefoner dæmper baggrundstøjen ved at generere lydbølger i modfase, så lydbølgerne destruerer eller 'slukker' hinanden.
Denne filtrering, som udelukkende skabt ved passiv akustik og kræver ingen neural behandling i hørebanen.
Baggrundsstøj
Derefter så vi på baggrundsstøjen genereret af andre frøarter for at bestemme årsagen til lydfiltreringen.
Vi benyttede en en stor database med undersøgelser af frøpopulationer i USA, indsamlet ved hjælp af citizen science (borgervidenskab).
Undersøgelserne viste, at yderligere 42 forskellige frøarter levede i de samme vandhuller som de grønne løvfrøer - og de kvækkede alle på samme tid i løbet af dagen.
Da vi studerede de individuelle frøers kaldfrekvenser, fandt vi, at de to mest almindelige arters kvækken matchede frekvensen produceret af lyden fra løvfrøernes lunger og altså det frekvensområde, hvor trommehinden er mindst følsom.
Det betyder, at lyden fra løvfrøens lunger 'slukker' for lyden af andre arters kvækken - og så kan de grønne løvfrøer høre deres egen arts kald mere tydeligt.
Frøernes løsning på 'cocktailparty-problemet'
Derfor kan vi konkludere, at løvfrøen bruger lungerne til at filtrere baggrundsstøjen fra.
Ved at dæmpe de andre arters kald - på samme måde som støjreducerende høretelefoner dæmper baggrundsstøjen - forstærker frøernes lyden af deres arts kvæk.
Frøens 'cocktailparty-problem' blev delvist løst ved at sammenkoble eksisterende strukturer - lungerne og mundhulen gennem evolutionær udvikling.
Vi ved ikke, hvor udbredt denne mekanisme er i frøer, men vi har set et lignende mismatch mellem lunge-resonansfrekvens og kaldefrekvens i andre arter, så vi gætter på, at disse arter bruger en lignende mekanisme.
Jakob Christensen-Dalsgaard modtager støtte fra NSF, from the Carlsbergfondet og Syddansk Universitet. Denne artikel er oprindeligt publiceret hos The Conversation og er oversat af Stephanie Lammers-Clark.
\ Læs mere
\ Læs mere
