美国科学家最近在婆罗洲岛发现了一种奇特的青蛙，这种名为凹耳胡蛙(Huia cavitympanum)的青蛙可以通过超声波来互相交流。这一新发现对于治疗人类听力障碍具有重要的启发意义。

超频率音响的频率一般都超过20千赫。这种频率已超出了人类所能够听到的声音频率上限，而且也远远高于大多数两栖动物、爬行动物和鸟类等动物所能够听到或发出的5到8千赫声音频率。然而，青蛙能够听到的声音频率最高达38千赫，这是两栖动物能够听到的最高频率。全球5000多个青蛙种属中，大多数青蛙位于头部的耳膜都是平整的。然而，凹耳胡蛙的耳膜却是凹陷于头骨之中，这一点类似于哺乳动物。研究人员认为，凹耳胡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。它们的耳膜之所以凹进去，是为了更好地保护耳膜不受小枝条或者其他物体的撕裂。同时也让连接耳膜和耳朵处理声音的部分更短更轻，从而更容易将超声波振动传到内耳中。这种结构有点像立体声音响的高音扩音器，有利于更好地收听超高频声音。

美国加州大学洛杉矶分校著名生理学教授彼德·纳伦斯与生态和进化生物学研究生维多利亚·亚奇在凹耳胡蛙的栖息地对其进行了深入的研究。他们发现，凹耳胡蛙不仅仅可以发出一些可以听得见的声音，而且还可以发出超声波。亚奇介绍说，“你可以根据它们发声袋的跳动来判断它们在发声。但是，你却听不到任何声音。当你再检查录音设备时，就可以看到灯光闪烁，提示有声音存在。青蛙利用超声波发音，这在以前是从未发现过的。”因此，科学家认为，在嘈杂的溪流中，青蛙正是利用超声波进行相互交流的。当然它们也会发出人类能够听到的声音进行交流。当一只凹耳胡蛙要想引起另一只凹耳胡蛙的注意时，就必须让自己的叫声盖过其他的竞争者和背景噪声，所以迫使它发出更高频率的声音，这不仅保证自己的声音能被对方听到，而且还比发出更大的声音更节省能量。

亚奇介绍说，“我们的假设是，这些青蛙使用高频率的声音进行交流，是为了避免急速水流发出的声音打断它们。但是，高频率的声音不能远距离传播。因此，它们还必须同时用低频和高频声音与较远处的其他青蛙进行交流。青蛙们正是通过这种发声方式来吸引异性、相互交流以及建立领地。”这项研究将有助于改进人类助听器的性能，从而解决人类的听力障碍问题。研究人员得出结论说，这种青蛙的超声波听力可以用特殊进化来解释。纳伦斯介绍说，目前大多数的助听器仅仅是把声音放大，其中当然也就包括了很多不必要的背景噪音。这项研究还可能为开发更好的助听器提供依据。

为了检测凹耳胡蛙的听力，研究人员们随身携带着一种特别的设备，能够回放听得见的声音和人类听不见的超声波范围的各种声音。研究人员把录制的雌性蛙的声音放给8只雄性蛙听，结果发现，当播放录音时，无论是听得见的声音还是听不见的声音，其中的5只雄性凹耳胡蛙比不放声音时发出了更多的回应。其中还有一只雄蛙发出了18声连珠炮一样的叫声来回应一种特别的超声波录音重放。研究人员说：“雄性蛙不仅对超声波做出回应，而且还靠近我们的扩音器，好像面对着一个发出声音的青蛙。”在第二个实验中，研究人员对青蛙的听力进行了测试。他们主要测试一只雄性青蛙在播放录音时的大脑活动，当播放超声波录音时，它显示出强烈的反应，但当它的耳朵被黏土塞住时，它对录音就没有什么反应了，显然是听不到声音。

研究人员们表示，通过对这种青蛙耳朵特殊结构的研究，科学家总有一天会发明一种新的技术帮助人们在有许多背景噪声的环境中听到想听的声音。美国科学家詹姆斯·帕蒂博士说：“研究人员通过对大自然中动物的交流来了解更多的听力知识。我们对凹耳胡蛙非凡的听觉结构了解得越多，我们就越能够理解人类的听力，而且能够使我们发明一种新的方法治疗听力损失问题。”

推荐原始出处：

PLoS ONE 4(4): e5413. doi:10.1371/journal.pone.0005413

Pure Ultrasonic Communication in an Endemic Bornean Frog

Victoria S. Arch1*, T. Ulmar Grafe2, Marcos Gridi-Papp3, Peter M. Narins1,3

1 Department of Ecology and Evolutionary Biology, University of California, Los Angeles, Los Angeles, California, United States of America, 2 Department of Biology, University Brunei Darussalam, Jalan Tungku Link, Gadong, Brunei Darussalam, 3 Department of Physiological Science, University of California Los Angeles, Los Angeles, California, United States of America

Huia cavitympanum, an endemic Bornean frog, is the first amphibian species known to emit exclusively ultrasonic (i.e., >20 kHz) vocal signals. To test the hypothesis that these frogs use purely ultrasonic vocalizations for intraspecific communication, we performed playback experiments with male frogs in their natural calling sites. We found that the frogs respond with increased calling to broadcasts of conspecific calls containing only ultrasound. The field study was complemented by electrophysiological recordings from the auditory midbrain and by laser Doppler vibrometer measurements of the tympanic membrane's response to acoustic stimulation. These measurements revealed that the frog's auditory system is broadly tuned over high frequencies, with peak sensitivity occurring within the ultrasonic frequency range. Our results demonstrate that H. cavitympanum is the first non-mammalian vertebrate described to communicate with purely ultrasonic acoustic signals. These data suggest that further examination of the similarities and differences in the high-frequency/ultrasonic communication systems of H. cavitympanum and Odorrana tormota, an unrelated frog species that produces and detects ultrasound but does not emit exclusively ultrasonic calls, will afford new insights into the mechanisms underlying vertebrate high-frequency communication.