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除了迪士尼動畫《小美人魚》中的角色以及大嘴比利鱸魚之外,魚類通常不會被認為是動物王國中最有聲樂天賦的成員。但是,一種不尋常的歌唱魚一直在教會生物學家和神經科學家很多關於言語和聽力的知識。在神經科學學會年會的幾張研究海報上,都展示了它鼓鼓的眼睛和厚厚的嘴唇,今年的年會將在路易斯安那州新奧爾良舉行。
有問題的鰭狀吟唱者是平鰭鮟鱇魚(Porichthys notatus),它屬於鮟鱇科魚類,因其矮胖、黏糊糊的外觀而被稱為蟾魚。鮟鱇魚生活在從阿拉斯加到下加利福尼亞的太平洋沿岸,深度可達 300 米,白天把自己埋在泥裡,晚上浮出水面覓食。它們的名稱源於裝飾其下腹部的數百個發光點,稱為發光器,這些發光點有點像海軍軍官制服上的紐扣。魚類可能利用這些生物發光點來吸引磷蝦等小型獵物,並透過一種稱為反照明的偽裝技術來掩蓋自身的陰影,從而躲避掠食者。
鮟鱇魚有三種類型:雌魚、I 型雄魚和較小的 II 型雄魚。這三種類型都會發聲,發出短促的咕嚕聲來相互交流,但 I 型雄魚無疑是最健談的。在春季和夏季,I 型雄魚游到淺水區,在海岸線岩石下挖掘巢穴,蹲伏下來開始歌唱,利用圍繞其可充氣魚鰾的聲音肌肉持續嗡嗡作響長達一小時。這種嗡嗡聲,人們將其描述為嗡嗡作響的摩托艇或哀怨的雙簧管樂隊,聲音非常大,以至於眾所周知,它會吵醒舊金山的船屋居民和索薩利托(在此處收聽嗡嗡聲的片段)。雌性鮟鱇魚跟隨歌聲來到 I 型雄魚的巢穴,並在那裡產卵。II 型雄魚是偷偷摸摸的傢伙。它們也傾聽 I 型雄魚的叫聲,並且外形與雌魚足夠相似,可以溜過 I 型雄魚,並在 I 型雄魚有機會釋放足夠的精子之前,受精其巢穴中最近產下的任何卵。
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研究鮟鱇魚如何呼叫和相互回應,使科學家們瞭解了聲音交流的進化和聽覺的神經生物學。在一項研究中,康奈爾大學的安德魯·巴斯追蹤了鮟鱇魚神經系統和大腦的發育,重點研究了控制其聲音肌肉的神經元。他追蹤到的大腦回路的基本結構與兩棲動物、鳥類和哺乳動物相應大腦區域的神經迴路非常相似。由於鮟鱇魚在很久以前就已進化,巴斯得出結論,這種特定的神經迴路可能已有 4 億年的歷史,幾乎與脊椎動物本身一樣古老。當然,不同的動物群體在進化過程中對這種基本的神經原型進行了改造,並開發出非常不同的肌肉和組織系統用於聲音交流,但儘管如此,我們自己的言語和歌唱仍然要歸功於古老的鮟鱇魚的咕嚕聲和嗡嗡聲。在最近的工作中,巴斯繼續探索水下聲音交流的起源,以及魚類是否是最早進化出一些常見的非聲音手勢的動物。
巴斯和他的同事還發現,I 型雄性鮟鱇魚在嗡嗡作響時會故意降低耳朵對聲音的敏感度,以避免損壞他們的耳毛細胞。在雄性鮟鱇魚的大腦刺激魚鰾周圍肌肉的同時,它還會向耳毛細胞傳送電化學資訊,本質上是告訴它們戴上耳塞。這兩種型別的訊號大約每秒同步發生 100 次。由於所有脊椎動物的大腦都有與耳朵相似的生物學聯絡,巴斯和他的同事提出,像回聲定位蝙蝠、吠叫的狗和人類流行歌星這樣的四肢動物可能依賴相關的聲學策略來保護和保持他們在發出響亮聲音時的聽力。
現在,目前在洪堡州立大學的伊麗莎白·惠特徹奇和她的同事們已經表明,I 型雄魚的魚鰾和耳朵之間的距離比 II 型雄魚和雌魚更大。這種適應性可能進一步幫助 I 型雄魚在交配季節保護它們的聽力。惠特徹奇在神經科學學會年會上介紹了她的發現。
在相關研究中,華盛頓大學的約瑟夫·西斯內羅斯和他的同事們已經確定,隨著繁殖季節的臨近,性激素會湧入鮟鱇魚的血液,這反過來會改變它們的歌唱和聽力。當雌性鮟鱇魚的雌激素水平較高時,它們對雄魚的求偶叫聲最為敏感。同樣,最成功的男中音的睪酮水平也最高。除了教會研究人員激素如何調節神經系統外,研究這些變化可能有助於科學家瞭解,隨著人們年齡的增長,聽力下降是否部分是由於激素水平下降造成的。在一些研究中,雌激素或雌激素受體缺陷的小鼠會遭受更快、更嚴重的聽力損失,科學家們已經提出,激素療法可以延緩女性與年齡相關的聽力損失。
當涉及到關於言語、音樂和聽力的動物研究時,斑胸草雀和吱吱叫的老鼠等鳴禽通常會成為焦點。誰會想到,一種不起眼的穴居蟾魚竟會讓科學家們對聲音交流有如此多的說法?為了紀念這種出乎意料的靈感,讓我們發出一些聲音:為平鰭鮟鱇魚歡呼三聲——或者說是咕嚕三聲!