Den typiske nakingen av hester inneholder to grunnleggende frekvenser som sendes ut samtidig: en lav og en overraskende høy. En ny studie ledet av Romain Adrien Lefèvre og publisert på Nåværende biologi i år, viser det disse to komponentene har ulik opprinnelse. Den laveste frekvensen oppstår fra vibrasjon av stemmebåndenesom forekommer i de fleste pattedyrlyder. Den høyeste genereres imidlertid av en aerodynamisk mekanisme som ligner på en fløyte produsert av luftstrømmen i strupehodet. Forskningen kombinerer laboratorieeksperimenter på isolerte strupehoder, anatomiske skanninger, endoskopiske registreringer av levende hester og analyser av dyr med larynxpatologi, som viser hvordan disse to systemene fungerer sammen for å produsere karakteristisk dobbel lyd.
Hestenegging har to forskjellige frekvenser og lyder
Når en hest naboer produserer den ofte to frekvenser samtidig. I bioakustikk kalles dette fenomenet bifoni: betyr at de vises i samme lyd to uavhengige grunnfrekvenser. Der grunnleggende frekvens det er grunntonen til en lyd, dvs. hovedsvingningen som bestemmer hvor lav eller høy den er. I hestenegging er det:
- en høyere frekvens lavca 200–400 Hz
- en mye høyere frekvens høyOfte over 1000 Hzopptil 1500 Hz
Denne kombinasjonen er nysgjerrig fordi hester er store dyr. Generelt, hos større dyr er stemmen lavere: Det er et kalt forhold akustisk allometrisom kobler sammen kroppsstørrelse og stemmefrekvens. Imidlertid produserer hester mye høyere lydkomponenter enn det som forventes fra et pattedyr på ca 500 kgsom skal lage lyder mindre enn 100Hz. For å forstå hvor denne uvanlig høye frekvensen kommer fra, designet forskerne en serie eksperimenter.
Den nye studien om lyden av hester
Det første trinnet var å direkte studere orgelet som produserer lyden: strupehodet. Forskerne analyserte seks hestestruper i laboratoriet, passerer luft gjennom vevet for å kunstig gjenskape lydene som produseres under sutring. Deretter gjentok de forsøket ved hjelp av helium i stedet for luft. Dette trinnet er grunnleggende for å skille mellom to mulige mekanismer: hvis lyden produseres av vibrasjon av stemmebåndenefrekvensen endres ikke når man går fra luft til helium. Hvis lyden produseres av en aerodynamisk fløyteøker frekvensen, fordi lydhastigheten endres i mindre tette gasser.
Resultatene var veldig klare:
- lydene ved lav frekvens de endret seg ikke når du byttet fra luft til helium
- lydene ved høy frekvens økt betydelig når helium ble brukt
Denne oppførselen er typisk for aerodynamiske fløyter og indikerer at den akutte komponenten av nitritt ikke oppstår fra vevsvibrasjoner.
For å forstå om stemmebåndene fortsatt kunne produsere så høye frekvenser, analyserte forskerne anatomien til strupehodet med computertomografi (CT) på tre strupehoder. Gjennomsnittlig lengde på stemmebåndene var ca 24 mm. I følge biomekaniske modeller av stemmen kan stemmefolder av denne størrelsen generere frekvenser mellom ca. 24Hz med lav spenning e 400 Hz med veldig høy spenning. Dette intervallet faller sammen med den alvorlige komponenten av nitritt, men kan ikke forklare frekvensene til ca 1500 Hztypisk for den akutte komponenten. For å produsere så høye lyder gjennom vibrasjon vil det kreve vevsspenning og trykk større enn 5 MPalangt utover de normale fysiologiske verdiene til stemmebånd fra pattedyr. Selv anatomien antyder derfor at den høye lyden har en annen opprinnelse.
Forfatterne tok deretter opp med et endoskop strupehodets bevegelser i 10 hingster gnagende. Bildene viser en nøyaktig rekkefølge: i begynnelsen av nitritt, bruskene i strupehodet nærmer seg og smalner glottis. Denne innsnevringen produserer en rask luftblåsinggenererer den høye lyden. Deretter begynner også stemmebåndene å vibrere, og produserer den lave komponenten. I praksis oppstår de to lydene fra to forskjellige, men samtidige mekanismer.
For definitivt å teste hypotesen, studerte forskere hester med tilbakevendende laryngeal nevropati (RLN)en patologi som kan lamme et av stemmebåndene. Hvis begge frekvensene var avhengige av stemmebåndene, bør begge endres av sykdommen. Det skjedde faktisk den frekvensen lav hun var ofte forstyrret eller fraværende og den høye frekvensen forble normal. Dette resultatet bekrefter at den akutte komponenten ikke er avhengig av stemmebåndene.
En fløyte bak strupehodet: hvorfor nitritt har to frekvenser
Ved å kombinere alle dataene foreslo forskerne en mekanisme der luft skyves gjennom en smal åpning i strupehodet, flyten danner en turbulent jetfly, dette produserer en lyd som ligner på a aerodynamisk fløyte. Strukturer som små hulrom i strupehodet kan fungere fra resonanskammerestabiliserer lyden, litt som det som skjer når en person plystrer med leppene.
Bifoni kan ha fordeler i kommunikasjon. Ifølge forfatterne kunne de to frekvensene formidle forskjellig informasjon samtidig: frekvensen lav kunne indikere egenskaper til dyretfor eksempel kroppsstørrelse; at høy kunne overføre følelsesmessige tilstander eller haster av signalet. Videre kan svært høye lyder være mer merkbare eller mer hørbar på avstandnoe som gjør nitritt mer effektivt som sosialt signal.
