沈钧贤再发高水平文章解析凹耳蛙超声听觉奥秘

　　

生物通报道：来自加州大学洛杉矶分校，伊利诺斯大学，中国科学院生物物理研究所等处的研究人员首次揭示了雄凹耳蛙中耳能自主调控感知超声的机制，这说明凹耳蛙中耳自主调控听觉灵敏度的机制，除了在鸣叫时保护内耳免受强低频声和口腔内高空气压力的影响外，还能保护它们极薄的鼓膜在吞咽活节肢动物时免受伤害。这一研究成果公布在近期（7月25日）的《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。

参与研究的包括中国科学院生物物理所沈钧贤研究员，于祖林（Zulin Yu，音译）等人。

脊椎动物在发声或收听强声时，通常靠收缩中耳肌以衰减进入内耳的声音强度，保护内耳毛细胞，这主要在低频范围进行，而在高频时几乎没有放大作用。与哺乳动物中耳不同，蛙的口腔经开口的咽鼓管永远地与中耳腔沟通。中美科学家的研究发现，雄凹耳蛙在鸣叫与吞咽期间能自主地关闭其咽鼓管，关闭咽鼓管的重要功能在于可显著地减少鼓膜后空气的体积。数学模型分析及激光Doppler测振结果揭示，鼓膜后空气体积的减少将增加中耳阻抗，导致在高频区(10~32kHz)鼓膜振动有多达20dB增益，低频区(3~10kHz)有26dB衰减，从而部分解释了凹耳蛙有灵敏超声听觉的奥秘。

凹耳蛙中耳自主调控听觉灵敏度的机制，除了在鸣叫时保护内耳免受强低频声和口腔内高空气压力的影响外，还能保护它们极薄的鼓膜在吞咽活节肢动物时免受伤害。该成果进一步证实凹耳蛙进化了高频声通信系统，这一研究得到了国家自然科学基金重点项目的资助。（来自科学时报）

今年5月，沈钧贤研究员在《Nature》杂志上也发表了相关研究成果，分析了雌性凹耳蛙Odorrana tormota的超声求偶声，揭示了一个令人惊讶的、发育良好的声通讯系统，这是对急流噪声环境的一种适应。

求偶声在蛙繁殖中起关键作用。在求偶期间，雄蛙通常占主导，宣告它们精力充沛，而雌蛙倾向于较为被动，偶尔产生弱的回答声，或轻击声音。虽然雌蛙具备显著发育良好的发声系统，但在以雄蛙为主的通讯系统中雌蛙是否产生叫声，至今尚不清楚。沈钧贤及其同事用与计算机连接的超声传声器，在一个安静、黑暗房间里记录了雌蛙的叫声。他们发现，即将排卵之前，雌蛙发出短促而高频的超声信号，明显不同于雄蛙的广告声。然后，他们回放雌蛙叫声来检测雄蛙的反应，发现雄蛙不仅增加了叫声活动，并趋近声源。雄蛙一听到雌蛙叫声，经常调准朝向，以非凡的精确度长距离地跳向喇叭。


作者认为，凹耳蛙可能进化了这种高频超声系统，成为在嘈杂的栖息地进行明确通讯的一种方法。这是我国凹耳蛙声通讯研究中的又一项重大进展。

原文摘要：

Published online before print July 25, 2008, doi: 10.1073/pnas.0802210105
Active control of ultrasonic hearing in frogs

附：

沈钧贤，男 1942年4月生，江苏江阴人，中国科学院生物物理研究所研究员、博士生导师。1964年中国科学技术大学生物物理系毕业；1967年中国科学院植物研究所研究生毕业。

沈钧贤曾在德国Bochum Ruhr大学、日本东京医科齿科大学、美国Missouri大学、日本NTT基础研究所从事脑感觉信息加工研究。历任中国生物物理学会秘书长、常务理事，中国科学技术协会全国委员会委员，中国声学会语言听觉和音乐声学分会委员，北京昆虫学会理事，国际脑组织、国际神经行为学会、中国神经科学学会等会员。《生物物理学报》与《昆虫学报》编委。沈钧贤的研究方向包括听觉信息加工机理；汉语认知的功能成像研究；动物和人脑怎样破译这些概念和辨识语言，是脑科学的重要研究领域之一。

沈钧贤研究员过去的主要工作与获得的科研成果：


1）动物声通讯与听觉信息加工：研究动物听觉取得重要成果：“螽斯听觉神经元的结构与功能”获1994年度中国科学院自然科学奖二等奖;揭示了大棕蝠与小鼠初级听皮层双耳功能柱组构、音调拓扑和空间调谐特征。


2）人工中耳系统的研究：人工中耳系统是为听骨链受损聋人恢复听力而研制的植入式换能器。该系统在体言语传输特性研究成果在Ear & Hearing发表。


3）动物导航：发现真社会性铺道蚁在天空光或人工光照下都能捷径返巢，证实了路径整合与视觉对其导航的重要作用。美国ScienceNow撰文介绍此结果。