A víz alatt körülbelül ötször gyorsabban terjed a hang, mint a szárazföldön, és ez a tény szinte lehetetlenné teszi az ember számára a hangforrás pontos meghatározását. Az emberi agy ugyanis úgy állapítja meg a hang eredetét, hogy elemezi a két fülhöz érkezése közötti időkülönbséget („sztereóban” hallunk). A halak viszont képesek beazonosítani a hangforrásokat, legyen szó zsákmányról vagy ellenségről. Érdekes kérdés, hogy vajon hogyan csinálják ezt. A Charité – Universitätsmedizin Berlin idegkutatói e kérdés nyomába eredtek, miközben feltárták egy apró hal hallási mechanizmusát.

A vizsgált hal, a mindössze 12 mm-es Danionella cerebrum remek kísérleti alany, méghozzá azért, mert szinte teljesen átlátszó, így a kutatók közvetlenül belelátnak az agyába. Bár ennek a halnak az agya igen pici, számos összetett viselkedést mutat, beleértve a hangokhoz való kapcsolódást.  Annak kiderítésére, hogyan határozza meg a hang irányát, víz alatti hangszórókat építettek, és rövid, hangos hangokat játszottak le. Ezután azt elemezték, hogy a Danionella milyen gyakran kerüli el a hangszórót, ami azt jelzi, hogy felismerte a hang irányát. Az elemzésekhez felülről filmezték a halakat, és követték a pontos helyzetüket. Ezzel az élő követési módszerrel el lehetett nyomni a visszhangokat.

Amikor egy hangforrás hangot bocsát ki, az részecskemozgásként és nyomásingadozásként terjed a körülötte lévő közegben. Az előbbinél levegő megmozdul (ezt részecskesebességnek nevezik), az utóbbinál összenyomódik, ami hangnyomásként mérhető. Amit az ember a dobhártyáján keresztül érzékel, az a hangnyomás, nem pedig a részecskesebesség. A halaknak teljesen más a hallási mechanizmusuk: a részecskesebességet is érzékelik. Hogy ez pontosan hogyan működik a Danionellában, az a speciális lézeres pásztázó mikroszkóppal készült képekből derült ki, amely a halfül belsejében lévő struktúrákat stroboszkópos mintázatban pásztázta, miközben szóltak a hangok.

Danionella Celebrum: az átlátszó hal remek lehetőség a vizsgálatra

Charité/Johannes Veith

A víz alatti hangszóró közelében a vízrészecskék oda-vissza mozogtak a hangszóró felé, illetve el tőle egy tengely mentén. Azt tapasztalták, hogy a hal csak azt a tengelyt tudja érzékelni, amely mentén a hang mozog – de azt az irányt viszont, ahonnan a hang jön, már nem. A problémát a részecskék sebességének az aktuális hangnyomástól függő elemzésével oldották meg.

Kiderült, hogy a hangnyomás mozgásba hozza az összenyomható úszóhólyagot, amit viszont a belső fülben lévő szőrsejtek felismernek. Ezen a második, közvetett halláscsatornán keresztül a hangnyomás megadja a halaknak az irányított halláshoz szükséges referenciapontot. A kutatók azt is bizonyítani tudták, hogy az akusztikus nyomás megfordításával az irányított hallás megtéveszthető. Amikor ez megtörtént, a hal az ellenkező irányba úszott, vagyis a hangforrás felé.

A Danionella hallószervéről készült mikro-CT-felvételek azt mutatják, hogy az élő édesvízi halak körülbelül kétharmadának, vagyis az összes gerinces faj körülbelül 15 százalékának az érzékszervéhez hasonlít. Ez arra utal, hogy a szakemberek által most megerősített irányított hallási stratégia, amely magában foglalja a hangnyomás és a részecskesebesség kombinált elemzését, széles körben elterjedt lehet. A kutatók ezután azt határoznák meg, hogy konkrétan mely idegsejtek aktiválódnak a víz alatti hangok lejátszásakor.

Ha máskor is tudni szeretne hasonló dolgokról, lájkolja a HVG Tech rovatának tudományos felfedezésekről is hírt adó Facebook-oldalát.