Как летучие мыши слышат такие высокие частоты?

Краткий ответ
Эхолокационные летучие мыши имеют относительно большой сенсорный эпителий во внутреннем ухе, что может коррелировать с их высоким верхним частотным пределом до 200 кГц. Базилярная мембрана тоньше и жестче, что, возможно, позволяет ей декодировать более высокие частоты.

Предыстория
С точки зрения теории слуха улитка действует как частотный преобразователь, где высокие частоты кодируются базально, а низкие частоты апикально. Клетки, реагирующие на звук, волосковые клетки, расположены вдоль базилярной мембраны (БМ). Переходя от основания (высокая частота) к вершине (низкая частота), BM становится шире и менее жестким, что делает его более восприимчивым к апикальному кодированию низких частот. Обратите внимание, что звук кодируется как бегущая волна, где точка резонанса определенной частоты соответствует характерной частоте волосковых клеток (рис. 2).

^{Рис. 1. Вывернутая улитка. Источник: Нью-Йоркский университет .
Рис. 2. Бегущая волна и резонансные частоты вдоль базилярной мембраны. Источник: Миннесотский университет .}

Исследование видов Microchiroptera показало, что базальная часть базилярной мембраны была относительно узкой и жесткой , что увеличивает резонансную частоту базальной части BM и, следовательно, может позволить ему кодировать более высокие частоты у этих летучих мышей (Pye, 1966) .

Поскольку высокие частоты кодируются базально, было бы заманчиво предположить, что базальная область будет увеличена у летучих мышей с эхолокацией. Хотя это верно для некоторых видов, это может быть больше связано с частотной чувствительностью, чем с верхним пределом слуха, просто потому, что большая поверхность BM обеспечивает более точное разрешение BM. Хотя у летучих мышей с эхолокацией наблюдается тенденция к большей длине BM , она непостоянна (Davies et al ., 2013) .

Масса тела человека составляет 33,5 мм, в то время как масса тела летучей мыши с самым высоким известным пределом частоты (200 кГц, Hipposideros bicolor ) составляет всего 9,13 мм. Однако по сравнению с таковым у акустически неспециализированных млекопитающих схожего размера тела, например Sorex araneus (длина БМ 4,4 мм) и Mus musculus (длина БМ 7,0 мм), он относительно длинный. Однако, как было сказано, другие летучие мыши с более низкими верхними частотными пределами имеют большую длину BM, например, Pteronotus parnellii (13,2 мм) и Rhinolophus ferrumequinum (16,1 мм). Действительно, длина BM коррелирует как с расширением частотного диапазона, так и с улучшенным частотным разрешением (Dannhof & Bruns, 1991) .

Ссылки
- Dannhof & Bruns, Hear Res (1991); 53 : 253-68
- Davies et al., Front Zool (2013); 10 : 2
— Пай, Дж. Морф (1966), 118 : 495–510.