Vrouwtjes filteren op wonderbaarlijke wijze het gekwaak van oninteressante kikkers weg, waardoor ze alleen de lokroep van een aantrekkelijk mannetje horen.
Wanneer kikkers willen paren, scharen alle mannetjes zich op één plek en kwaken er lustig op los. Met hun fraaie lokroep proberen ze een vrouwtje aan te trekken. Dat is echter gemakkelijker gezegd dan gedaan. Het is namelijk nog een behoorlijke opgave voor een vrouwtje om tussen al dat lawaai en irrelevant achtergrondgeluid – inclusief het gekwaak van andere kikkersoorten – alleen de lokroep van een aantrekkelijke mannelijke soortgenoot eruit te pikken. Onderzoekers hebben nu echter ontdekt dat de kikkers daar een bizarre oplossing voor hebben gevonden. En wel door hun longen te gebruiken als een heuse noise-canceling koptelefoon.
Cocktailpartyprobleem
De onderzoekers besloten in een nieuwe studie op zoek te gaan naar hoe vrouwelijke kikkers het voor elkaar krijgen om een toekomstige metgezel tussen al het lawaai op te sporen. Waarom dit onderzoek belangrijk is? “Het is vaak lastig om iemand te verstaan in een luidruchtige, sociale omgeving, zoals in een restaurant,” vertelt Norman Lee in een interview aan Scientias.nl. “Niet alleen wij mensen worden geconfronteerd met dit zogenaamde cocktailpartyprobleem, ook dieren – zoals vogels, krekels en kikkers – blijken hiermee te maken te krijgen. Door te onderzoeken hoe deze verschillende dieren met dit probleem omgaan, kunnen we belangrijke inzichten vergaren in het scala aan mogelijke oplossingen.”
Longen
In de studie besloten de onderzoekers de Amerikaanse groene boomkikker (Hyla cinerea) aan een grondige inspectie te onderwerpen. En wat blijkt? “Wanneer de kikkers hun longen opblazen, horen ze omgevingsgeluid in een specifiek frequentiebereik een stuk minder goed,” legt Lee uit. Met opgeblazen longen trilt het trommelvlies namelijk veel minder, waardoor bepaalde geluiden worden gedempt en lawaai wordt onderdrukt. Opvallend genoeg blijkt dat alleen het geluid afkomstig van een mannelijke soortgenoot duidelijk hoorbaar blijft. “De longen onderdrukken ruis en laten het geluid van een toekomstige metgezel helder doorklinken,” gaat Lee verder. “We zijn van mening dat het fysieke mechanisme in principe vergelijkbaar is met hoe noise-canceling koptelefoons werken.”
Afgestemd
De onderzoekers ontwikkelden vervolgens een fysiologisch model om te onderzoeken hoe de impact van de longen op het trommelvlies kan worden omgezet in robuuste neurale reacties op de oproepen van hun eigen soort. Ze denken dat het als volgt werkt: het binnenoor is in sommige opzichten ‘afgestemd’ om alleen te reageren op de frequenties van de lokroep van een soortgenoot. Die afstemming is alleen niet helemaal perfect. De onderzoekers veronderstellen dat het verbeteren of verscherpen van deze afstemming een primaire functie van de longen is. Hierdoor kan het binnenoor relatief sterkere neurale reacties generen op een lokroep van een aantrekkelijk mannetje.
Het betekent dat kikkers een slimme manier hebben gevonden om het cocktailpartyprobleem het hoofd te bieden. Want dankzij de opgeblazen longen weten vrouwtjes dus vrij eenvoudig het gekwaak van een toekomstige liefdespartner op te sporen. “Dit was in vele opzichten een verrassend resultaat,” zegt Lee. “We zijn dit onderzoek gestart met het idee om de relatie tussen het gehoor en geluidslokalisatie te bestuderen. De resultaten hebben ons in een hele andere richting geleid en we ontdekten uiteindelijk een volledig nieuwe rol van de longen bij het gehoor.”
Andere kikkersoorten
De onderzoekers hebben nu dus aangetoond dat de Amerikaanse groene boomkikker haar longen gebruikt om bepaald oninteressant geluid weg te filteren. Maar mogelijk doen andere kikkersoorten wel hetzelfde. “Onderzoek naar vier of vijf andere kikkersoorten die zo’n 150 miljoen jaar geleden een gemeenschappelijke voorouder deelden, produceren allemaal geluiden op twee spectrale pieken; een laagfrequente piek en een hoogfrequente piek,” vertelt Lee. “Bovendien resoneren de longen ook bij geluid tussen deze twee frequenties in. Dit is dus exact hetzelfde als bij de Amerikaanse groene boomkikker. Het is dus goed mogelijk dat de gemeenschappelijke voorouder tevens over longen beschikte die een rol speelden bij het wegfilteren van geluid. Als dit het geval is, dan verwachten we dat vrij veel kikkers longen hebben die fungeren als een noise-canceling koptelefoon, maar dit verdient nader onderzoek.”
De bevindingen tonen de kracht van evolutie aan. “Het laat zien hoe reeds bestaande aanpassingen nieuwe functies kunnen krijgen,” zegt Lee. In toekomstig werk willen ze meer te weten komen over de fysieke interactie tussen de drie geluidsbronnen (extern, intern via het oor en intern via de longen) die de trillingsrespons van het trommelvlies bepalen. Op die manier hopen ze te achterhalen hoe wijdverspreid het bizarre noise-canceling vermogen van de longen onder kikkers precies is.
