Ультразвуковой вокал мышей повторил механику реактивного двигателя
Международная группа ученых обнаружила, что в основе ультразвуковой вокализации мышей лежит механизм, аналог которого встречается в сверхзвуковых реактивных двигателях. Результаты работы представлены в Current Biology.
Ультразвуковая вокализация (УЗВ) характерна для грызунов (мышей, крыс, хомяков), обезьян и человека. Животные используют такие сигналы в состоянии покоя, для обороны территории и привлечения представителей своего вида. В случае мышей ультразвук характеризуется преобладанием частот в диапазонах 20–30 килогерц (покой) и 45–60 килогерц (комфорт или дискомфорт). У человека феномен ярче проявляется при физической и психоэмоциональной нагрузке.
Исходя из особенностей УЗВ животных ученые могут создавать биомодели расстройств человека, например заикания или аутизма. При этом механизм звукообразования ультразвуковой вокализации неизвестен. Согласно одной из теорий, в ее основе лежит резонанс, возникающий в результате поверхностных колебаний голосовых связок. Другая модель связывает УЗВ с механизмом, который известен по паровым вихрям в закипевшем чайнике.
В новой работе исследователи фиксировали механизм УЗВ мышей с помощью видеокамеры сверхвысокой скорости — 100 тысяч кадров в секунду. Результаты показали, что при ультразвуковой вокализации голосовые связки животных остаются совершенно неподвижными. Звукообразование происходит за счет испускания плоских воздушных струй из трахеи к стенке гортани и возникающего вследствие их столкновения резонанса.
«Этот механизм известен только по сверхзвуковым приложениям: реактивным двигателям самолетов вертикального взлета и посадки или высокоскоростным дозвуковым течениям, таким как струи для охлаждения электрических компонентов и турбин», — сообщил соавтор исследования Анураг Агарвал (Anurag Agarwal).
Отмечается, что ранее такой способ звукоизвлечения не был зафиксирован ни у одного животного. Ученые не исключили, что механика УЗВ мышей даже сложнее, чем предполагается сейчас, и грызуны имеют еще «несколько крутых козырей в рукаве». Полученные данные могут быть использованы в дальнейших исследованиях в области нервно-мышечного управления вокализацией и анализа ее особенностей в контексте поведения мышей.
