【摘 要】
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背景:蝙蝠以其回声定位能力而闻名。在超过1,400种蝙蝠中,约200种的回声定位声波包含一个相对较长的恒定频率(CF)成分和一个较短的调频(FM)成分,它们被称为恒频-调频(CF-FM)蝙蝠。由于蝙蝠飞行时与地面存在相对速度而产生频率多普勒效应,恒频-调频蝙蝠会根据它们的速度降低其发声频率,使得回声频率维持在其听阈最敏感的听觉中央凹附近,这种能力被称为多普勒频移补偿(DSC,Doppler shi
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背景:蝙蝠以其回声定位能力而闻名。在超过1,400种蝙蝠中,约200种的回声定位声波包含一个相对较长的恒定频率(CF)成分和一个较短的调频(FM)成分,它们被称为恒频-调频(CF-FM)蝙蝠。由于蝙蝠飞行时与地面存在相对速度而产生频率多普勒效应,恒频-调频蝙蝠会根据它们的速度降低其发声频率,使得回声频率维持在其听阈最敏感的听觉中央凹附近,这种能力被称为多普勒频移补偿(DSC,Doppler shift compensation)。对于回声定位蝙蝠来说,在某些条件下,它们从不同距离的物体接收到的回声强度差异高达60 dB,时间延迟超过30 ms。几项室内回放实验表明回声强度和延迟都会影响恒频-调频蝙蝠的DSC性能。然而,最新的研究发现当蝙蝠在没有任何回声的空旷环境中飞行时,仍然会在一定程度上执行DSC。因此,回声音量和时延如何影响恒频-调频蝙蝠的DSC性能依然不清楚。方法:实验使用单摆携带身体固定的蝙蝠(四只大蹄蝠,四只普氏蹄蝠)飞向摆放在不同距离、不同反射材质的障碍墙,探究回声的改变如何影响蝙蝠的发声。此外,通过控制单摆的摆动速度,探究了不同速度下蝙蝠的发声行为。最后,通过使用无叶风扇产生气流模拟蝙蝠飞行中的体感输入,使用自制风箱隔离平衡觉系统输入,探究了自中心系统(Idiothetic-internal-cues)对蹄蝠发声行为的潜在影响。结果:实验发现大蹄蝠与普氏蹄蝠均会在单摆上进行与其他恒频-调频蝙蝠类似的高精度的多普勒频移补偿行为。回声延迟与回声音量对多普勒频移补偿表现有显著的、但是较小的影响:回声延迟越大或回声音量越低时,蝙蝠的多普勒频移补偿幅度越低。同时蝙蝠发声在不同回声音量下有不同表现,回声音量高时,蝙蝠发出叫声的叫声时长更短,叫声音量更低,频率下降更多,带宽更窄。单摆速度会改变蝙蝠发出的叫声,速度越大,蝙蝠发出叫声频次更高,时长更短,叫声时间间隔更短,而速度对多普勒频移补偿行为则无明显影响。在应对更加复杂的声音信息流,蝙蝠会增加叫声频次,缩短叫声时长,降低叫声与叫声时间间隔。飞行速度,回声延迟,回声强度,叫声频次,及个体差异均会在一定程度上影响多普勒频移补偿值大小。当听觉输入不可靠时,蝙蝠可以接受平衡觉及体感输入。结论:结果显示,在高回声音量和长时间延迟下,蹄蝠依然可以进行稳定的多普勒频移补偿,这与之前使用回放实验得到的结果并不相同,暗示着蝙蝠在执行主动感知及被动听声时的发声控制策略存在差异。同时蝙蝠会主动改变自己发声,以应对回声信息及其他因素带来的挑战。更快的速度可能给蝙蝠带来更大的挑战。蝙蝠可以整合平衡觉及体感触觉输入,这可能是自相关信号的来源依据。
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