噪音可通過交叉感官干擾影響樹蛙的配偶選擇

 通訊過程經常受到噪音的干擾。如何在噪聲環境中有效地傳輸和識別信號是人和動物面臨的一個嚴峻挑戰。有觀點認為多模信號可以提高嘈雜環境中的通訊效率。例如，當聽覺通道被噪聲掩蓋，人和動物會更多地依賴其他感覺通道（視覺、嗅覺等），這種策略被稱為多模轉換（multimodal shift）。已有研究表明，環境噪音會干擾聲音通訊，視覺背景噪音會干擾視覺通訊。大腦在處理某一感覺通道的信號時可能會削弱處理另一感覺通道信號的能力。因此，理論上，聽覺系統的噪聲有可能干擾到視覺信號的識別。然而，關于噪音是否以及如何通過交叉感官干擾（cross-sensory interference）影響動物的配偶選擇的實驗證據很少。 

 7月1日，中國科學院成都生物研究所動物行為與仿生項目組在國際學術top期刊Environmental Pollution在線發表題為“Noise affects mate choice based on visual information via cross-sensory interference”的研究論文。研究發現噪音干擾下蛙類視聽多模信號的通訊效率顯著下降，噪音可以通過交叉感官干擾影響動物的配偶選擇。 

　　圖1. 噪音通過交叉感官干擾影響蛙類的配偶選擇（圖形摘要） 

 我們以鋸腿原指樹蛙（Kurixalus odontotarsus）為對象，通過音箱和顯示屏給雌蛙呈現單模信號（聲音或鳴囊視頻）和視聽多模信號（聲音+鳴囊視頻），驗證噪音是否會干擾蛙類對聲音、視覺或視-聽多模信號的處理能力（圖2）。結果表明，沒有播放噪音時，雌蛙能夠準確選擇更有吸引力的單模信號（聲音或視覺）或視聽多模信號；而播放噪音時，雌蛙的這一選擇偏好消失甚至逆轉（圖3-4）。同時，環境噪聲的交叉感官干擾受噪聲頻率與被試的聽覺敏感范圍的匹配程度以及任務識別難度的影響。此外，研究還發現環境噪音顯著改變了雌蛙做出配偶選擇所用的時長（圖5）。 

　　圖2. 實驗刺激。噪音刺激（a），視覺刺激（b）。噪音刺激包括：高頻白噪音（HFN），低頻白噪音（LFN）和異種合唱（HC）。視覺刺激包括：雄蛙不鳴叫時的視頻，雄蛙鳴叫時鳴囊動態伸縮的視頻。 

　　圖3. 呈現視覺刺激時雌蛙的選擇偏好。實驗包括兩組刺激對：雄蛙發出2音節廣告鳴叫的視頻畫面 vs. 雄蛙發出5音節廣告鳴叫的視頻畫面（a）；雄蛙不鳴叫的視頻畫面 vs. 雄蛙發出5音節廣告鳴叫的視頻畫面（b）。橫坐標S代表靜音（空白對照），HFN代表高頻白噪音，LFN代表低頻白噪音，HC代表異種合唱。 

　　圖4. 呈現聲音或聲-視刺激時雌蛙的選擇偏好。實驗包括兩組刺激對：2音節廣告鳴叫vs. 5音節廣告鳴叫（a）；雄蛙發出2音節廣告鳴叫的視頻 vs. 雄蛙發出5音節廣告鳴叫的視頻（b）。HFN代表高頻白噪音。 

　　圖5. 呈現視覺刺激時雌蛙做出選擇所用的時間。實驗包括兩組刺激對：雄蛙發出2音節廣告鳴叫的視頻畫面 vs. 雄蛙發出5音節廣告鳴叫的視頻畫面（a）；雄蛙不鳴叫的視頻畫面 vs. 雄蛙發出5音節廣告鳴叫的視頻畫面（b）。橫坐標S代表靜音（空白對照），HFN代表高頻白噪音，LFN代表低頻白噪音，HC代表異種合唱。 

 該結果為噪聲的交叉感官干擾提供了新的證據，首次證明了環境噪聲會干擾動物的視覺信號，這很可能會降低噪聲環境中動物的通訊效率，進而影響其適合度。本研究闡明了噪聲如何通過交叉感官干擾影響動物的配偶選擇，對揭示噪音環境下多模信號的功能和進化以及噪音的多模態危害具有重要意義，為科學預測和緩解噪聲干擾對野生動物的影響提供了重要依據。 

 中國科學院成都生物研究所特別研究助理朱弼成博士為該論文第一作者，崔建國研究員為通訊作者；海南師范大學汪繼超教授、王同亮博士和生態環境部華南環境科學研究所陳清華研究員為合作作者。本研究得到國家自然科學基金（31772464，32001095）、四川省科技創新項目（2022JDTD0026）和中國科學院青年創新促進會（2012274）等項目的資助。