擁有敏銳聽覺的蒼蠅

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Ormia ochracea(一種寄生蠅)的聽覺定向能力在動物界是絕無僅有的。但是根據多倫多大學的一項新研究，想要在諸如助聽器之類的科技產品中模仿這種能力可能會是一項複雜的工作。

多倫多大學教授Andrew Mason說：「這種蒼蠅的耳朵具有機械耦合特性，可以為它們提供最敏銳的聽覺定向能力，這種特性為仿生技術提供了靈感，例如助聽器中的微型指向型麥克風。」

Ormia是一種夜行蒼蠅，體型很小，通身黃色，生活在美國南部和墨西哥。雌性Ormia會用它們敏銳的聽覺尋找雄性蟋蟀並對其定位，以選擇它們產卵的地點。幼蟲孵化後會鑽進蟋蟀體內並以其為食。

相比之下，這種蒼蠅最獨特的地方在於它們聯繫緊密的耳朵。它們不像其它動物一樣兩隻耳朵是分開的，Ormia的耳膜連在一起，兩片耳膜之間有一個可以像蹺蹺板一樣活動的關節。當一片耳膜振動時，會帶動另一片振動。兩片耳膜振動間的微小時間差使得Orima可以分辨出聲音來源的位置。

Mason說：「有趣的是，這麼小的生物可以擁有如此敏感的聽覺定位能力。它們所能定位的聲波波長比它們的體長要長，因為有了特殊的耳朵，它們做到了本不能做到的事情。

工程師們想用相同的原理開發人造感測器。這種感測器能突破器材尺寸的限制來定位信號位置。可用於助聽器、槍聲探測器和各式雷達。

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但是如何抑制雜訊干擾是一個難題。當它用於助聽器時，工程師們需要解決「雞尾酒會問題」，即如何在嘈雜的環境中提高信號的辨識度，就像在一場喧鬧的雞尾酒會上如何聽清別人說話一樣。動物常常通過掩蔽空間釋放(spatial release from masking，SRM)來解決這一問題，這能幫助它們更好地接收到需要的聲音信號。Mason解釋，如果雜訊與被需要的聲音信號分隔越明顯，對聲音信號的干擾就越小。

但是由Mason和Norman Lee參與的新研究發現Ormia的聽覺系統無法實現SRM。在一系列的測試中他們發現，當雜訊在Ormia的一側發生時，Ormia會將其從蟋蟀的叫聲中分離出去。因為這種蒼蠅的聽覺定位能力十分敏感，並且它們還擁有機械耦合的聽覺系統，從單一方向傳來的雜訊只會干擾某一隻耳朵中聽見的聲音信號。

Mason說：「從多個方向傳來的雜訊會對信號造成影響，從而導致聽錯覺。這種聽錯覺會誤導蒼蠅辨別聲音來源，從而使其偏離正確的地點。」

進化生物學家們可能會對Mason的研究感興趣，因為它顯示雜訊源會干擾Orima聽見的蟋蟀叫聲，這會影響蒼蠅尋找宿主的能力。Mason表示，工程師們同樣會對這項實驗感興趣，因為它強調了機械耦合聽覺系統的局限性。雖然Ormia為我們展現了一個快速準確的定位系統，但是這種蒼蠅是如何在複雜環境下導航的尚不明確，例如多信號和嘈雜的環境。

Mason說：「這些蒼蠅能夠精準定位單個物體，例如蟋蟀的叫聲，但代價是它們只能關注非常有限的聲音。」他還補充道，這種蒼蠅可以以某種方式克服這些局限。至於它們是如何做到的，這需要Mason進行更多的研究。

本文譯自 eurekalert，由譯者 bakako 基於創作共用協議(BY-NC)發布。Don Campbell

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