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  遊戲頻道討論區音樂板討論主題 (轉)公雞啼叫是否會減損自身聽力?

作    者 WUALF  E-mail   日    期 2021/01/02 23:53
摘要 (轉)公雞啼叫是否會減損自身聽力? IP 59.115.39.*

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科學月刊 SCIENCE MONTHLY 594 2019.06月號
精選文章

公雞啼叫是否會減損自身聽力?
曾柏諺

Take Home Message

公雞報曉,是一項長久以來人們已知的物種生理特性。而在公雞拉長脖子「引吭高歌」的同
時,耳朵的特殊構造與保護機制能讓牠免於被自身所發出的啼叫聲干擾或影響其聽力。

許多國家的文化裡,都曾有一段時期仰賴其他生物的生理時鐘輔助人們判斷時間,而其中最
為人熟悉的非「雞」莫屬了。細數起來,雞還真是集多項功能於一身,不僅肉能食用、卵能
入菜,更搭配一副鐵嗓,能夠在破曉時勝任鬧鐘的角色,不過話雖如此,不知道讀者是否會
好奇雞鳴聲到底有多嘹亮呢?

根據科學家的檢測,家雞(Gallus gallus domesticus)嗓門的宏亮最高可達130分貝(dB)。
130分貝是一個什麼樣的概念呢?舉例來說,一般人們聊天時的音量大約是60分貝,而在聲音
的換算上,每增加10分貝意味著增強10倍,換言之80分貝便是60分貝的10倍再10倍,也就是
100倍。在生活中,馬路上車水馬龍的喇叭聲大約是110分貝、嬰幼兒的哭聲也大約介在
100∼120分貝左右,而130分貝就相當於在演唱會最前排的搖滾區所感受到的音量,若家中有
嬰兒,或許可以回家試試將大哭中的嬰兒放在耳朵旁邊體驗一下?

儘管聲音在空氣中傳播能量隨著距離增加耗散得非常快,但科學家不免替公雞焦急:「公雞
會不會被自己吵到重聽呢?」畢竟,距離自己最近的就是公雞自身,而耳朵可謂是幾乎貼在
嘴邊,當牠開始拉開嗓門大啼特蹄的時候,會不會因此有損其聽力呢?

怕吵?那就把聲音的插頭拔掉

要探討這個問題,就得從耳朵構造開始說起。鳥類與哺乳類相同,當音量超過120分貝時便可
在瞬間造成毛細胞損傷,當然這並不是說較低的音量如110、100分貝便安全無恙,只不過較
低的音量要造成聽力受損所需要花費的時間較長。而在這幾十年來,科學家透過解剖、生理
實驗與近代的電腦斷層掃描等儀器,發現公雞至少有三大絕招可以保護聽力不受高音量的危
害,分別是鐙骨肌反射(stapedius reflex)、頭骨運動(cranial kinesis)與耳道
(auditory canal)關閉。

  
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摘    要 RE:(轉)公雞啼叫是否會減損自身聽力? 日期 2021/01/02 23:54
回應人 WUALF 回應對象 ─ WUALF  IP 59.115.39.*
鏡骨肌反射

雞的中耳結構由外而內是由鼓膜貼著耳柱骨(columella),耳柱骨再向內抵在內耳的卵圓窗
(oval window)上,聲音便是經由鼓膜(tympanic membrane)、耳柱骨(columella)、卵圓窗的
途徑傳播到內耳(inner ear)去;而這根連結鼓膜與卵圓窗的耳柱骨在解剖學上便相當於人類
的鎖骨(stapes),在耳柱骨上有一條耳柱骨肌(columellar muscle),它的功能和人類的耳柱
骨肌類似。當環境中出現較大的音量時,顏面神經會調控耳柱骨肌,將耳柱骨往後稍微拉離
卵圓窗。當環境中出現較大的音量時,顏面神經會調控鏡骨肌將耳柱骨往後稍稍拉離卵圓窗,
除了阻斷傳遞路徑降低聲音導入內耳的能量,也讓外側的鼓膜張力降低,使外來聲音不容易
引起鼓膜震動,進一步降低聲音能量輸入。

頭骨運動

除了耳柱骨肌之外,公雞的第二絕招是透過頭骨運動來放鬆鼓膜,一如耳柱骨舒緩鼓膜張力
這般,在源頭便減緩傳遞入耳的能量。那麼,頭骨運動是如何運動呢?

這個運動對於身為哺乳類的人類可能不太熟悉,頭骨運動指的是整顆頭骨各分部骨頭間的相
對運動,其中當然也包含上顎(maxilla)與顱骨(brain case)之間的活動。由於哺乳類的頭骨
除了下顎(mandible)之外,彼此間大多固定的相當嚴密,因此除了口部之外的頭骨運動較為
罕見。不過以硬骨魚類而言,牠們則能夠把嘴突然向前張大,將獵物連同水流一起吸入;而
在爬蟲類身上,也有像蛇這樣的例子,藉由上下顎、鱗骨(squamosal)與方骨(quadrate)間的
關節及韌帶動作,協助他們吞下遠比頭部來得大的獵物,這些都是頭骨運動的表現。話題回
到鳥類,嘴喙(beak)、翼骨(pterygoid)與方骨間的互動除了有助於增加靈活度方便攝食外,
在啄木鳥身上也有助於緩衝撞擊震動。那麼在公雞身上呢?在家雞身上,嘴喙的開闔是由肌
肉拉動方骨,方骨於方鱗關節(quadrato-squamosal joint)上旋轉,連動接在方骨上的顏骨
(zygomatic arch),最後顴骨才帶動鳥的上喙上翹。而在2016年比利時的克拉斯(Raf Claes)
於《解剖》(journal of Anatomy)期刊上發表研究結果,發現當公雞高聲啼叫時,嘴喙通常
會張得比覓食時來得大,可想而知這時方骨的旋轉角度也就大幅增加;而恰好在方骨的邊緣
上(otic process of quadrate)另有一條韌帶與鼓膜相連,當方骨大幅旋轉時這條韌帶便會
使鼓膜位移,導致在鼓膜上內陷與耳柱骨相接的鼓膜錐(tympanic cone)趨向扁平,減緩鼓膜
的緊繃程度,也就使聲音難以震動鼓膜,讓內耳不至於受到外界大音量的傷害。

  
摘    要 RE:(轉)公雞啼叫是否會減損自身聽力? 日期 2021/01/02 23:55
回應人 WUALF 回應對象 ─ WUALF  IP 59.115.39.*
不用手也能堵住耳朵的天然耳塞
耳道關閉

原本科學家以為這兩招便足以讓公雞自保,免得被自己的叫聲所影響。但就在此發現的2年後、
也就是2018年時,克拉斯又在《動物學》(Zoology)期刊刊登另一篇研究論文,認為光靠這兩
種保護機制並不足以使進入耳內的音量降低到安全程度。於是,克拉斯如法炮製2016年的方
法,再度利用電腦斷層掃瞄公雞,這次發現在耳道中有些苗頭──公雞竟然在啼叫時會關閉
自己的耳道!

方才不是提到了上顎與方骨之間的連動關係嗎?這回魔鬼藏在下顎與枕骨(occipital bone)
的細節中。當鳥類張開嘴喙時,除了上顎之外,也會收縮下顎降肌
(musculus depressor mandibulae)將下喙拉開。而在下顎降肌上附著一塊纖維板
(fibrous Plate),這塊纖維板會延伸到耳道外緣的內側隆起形成勃墊(erectile Pad),使勃
墊與鼓膜之間生成一個狹囊(bursa-like slit)。

因此,當公雞大嘴一張,下顎降肌的收縮會牽動纖維板,進而將勃墊與狹囊向外、向前移動,
此時勃墊會堵住耳道,發揮如同耳塞一般的功能。從文獻中的電腦斷層上可以發現,堵住耳
道的勃墊幾乎占了耳道的近1/4長;同時也因為拉扯的關係,耳道上方的軟組織更覆蓋鼓膜近
一半的面積。由此看來,公雞的降噪措施還真是滴「音」不漏,也難怪牠能放心大呼小叫而
不怕重聽。

不過,母雞可就沒有這般「幸運」了,不論是頭骨運動造成的鼓膜變形或是下頷降肌造成的
勃墊耳塞,在母雞身上都不如公雞明顯,其變化微乎其微到幾乎發揮不了什麼效果。那麼,
母雞就只能被動的接收公雞的啼叫聲嗎?別急,好在母雞本身不會像公雞一樣大呼小叫,而
且「聲音」這個能量傳遞形式在空氣中耗散得非常快,在距離50公分遠的地方同樣的雞鳴就
已經下降至105分貝。再說了,鳥類主司聽覺的毛細胞擁有哺乳類望塵莫及的再生能力,即便
受傷也能很快恢復,這個特點可真是讓人好生羨慕。

  
摘    要 RE:(轉)公雞啼叫是否會減損自身聽力? 日期 2021/01/02 23:55
回應人 WUALF 回應對象 ─ WUALF  IP 59.115.39.*
你從來不知道自己講話多大聲

既然公雞有如此周延的抗噪機制,令人不禁感到好奇,人耳有沒有類似的生理功能呢?其實,
人類的生理構造也是不落「雞」後的,除了鐙骨肌一樣會在大音量的環境中將鐙骨拉離卵圓
窗外,在人類三塊聽骨最外側的錘骨(malleus)上方也有肌肉能負責調控鼓膜張肌
(tensor tympani muscle)。

就如同鐙骨肌的機制一般,當環境中出現高音量或人們自己在講話的時候,三叉神經
(trigeminal nerve)便會調控鼓膜張肌收縮拉扯錘骨,一來連帶拉緊附著在上的鼓膜使不易
震動──對鼓膜而言過於緊繃與鬆弛都不利傳遞聲音;二來也起到阻尼的功能,能降低錘骨
震動漸少導入的能量。因此,人類透過這兩條肌肉的搭配使聽小骨系統強直,不僅在高音量
的環境能保護耳朵,讓過大的能量不至於直接導入內耳損害毛細胞,也能讓人們在說話時免
於吵到自身;更能過濾掉較低頻的聲音,避免其掩蔽到較高頻的語音,人們因而得以專注在
含有較多資訊價值的頻段上,提升接收資訊的效率。

  
摘    要 RE:(轉)公雞啼叫是否會減損自身聽力? 日期 2021/01/02 23:55
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借力使力的安全配置

既然人耳在噪音的防護措施如此精巧,腦筋動得快的工程師就在這方面打起主意了。在什麼
樣的場合會出現一瞬間的噪音呢?答案就是與許多人每日近距離相處,卻不常出現在日常的
安全氣囊。

安全氣囊自1950年代著手研發至今已是每台汽車不可或缺的安全配備,而當人們提起安全氣
囊可能造成的危害時,大多著重在安全氣囊與人體的衝擊力道是否得當。不過,還有一項隱
形殺手卻鮮少被提起,那就是當安全氣囊作動時所帶來的噪音。

根據測量結果,當車體發生碰撞時均會發出約145分貝的聲響,不過當安全氣囊的燃燒劑引爆
及氣囊瞬間彈出時的音量,卻可以高達170分貝,足以使人完全失聰。人體雖然有前面提及的
鐙骨肌反射等生理機制,不過其反應時間卻大於碰撞與氣囊彈出的瞬間,當生理反射機制啟
動時劇烈的噪音早已傳入內耳,來不及保護毛細胞。而這瞬間的巨響使得原本應該為提升駕
駛與乘客安全的器具,成為潛在的聽覺危機。

早在1960年代便有人發現此問題,並進一步提交專利技術來解決,不過一直到近年才有車廠
將其應用至汽車中。現今大量利用感應器與微電腦輔助駕駛安全與操控的車輛早已不是新聞,
最顯而易見的例子當屬倒車雷達,利用電腦計算雷達所發出的超音波或電磁波反彈時距,便
可知道車體與後方物體的距離,因而發出提醒聲告知駕駛要注意倒車情況。同樣地,工程師
將車體四周裝上感應器,當感應器發現有物體快速靠近即將要撞擊到時,便會啟動車內音響
發出一陣約80分貝的粉紅噪音──這是一種人耳在各頻率聽起來音量大小都相等的音訊。而
當人耳聽到這個音量的噪音時,便會啟動鐙骨肌反射機制,將鐙骨肌收縮使鐙骨脫離卵圓窗,
便能使人體在車體撞擊、燃燒劑引爆與安全氣囊迸出的噪音衝擊之前做好準備,降低引入內
耳的能量,進而保護聽力。

結語

人體雖然與鳥類共享類似的聽力保護機制,但人可不像鳥類有毛細胞再生的能力,要是毛細
胞有傷那就真的少一個是一個了。因此,留心日常生活中的各種噪音環境還是相當重要,即
便是較低分貝的聲響,長時間下來也會造成聽覺受損的。與其仰賴緩衝機制,不如從改善噪
音來源開始做起,才能更有效可以保護聽力健康。

曾柏諺 喜歡生物反差萌的碩班菜鳥,當兵休假都在看論文被當成奇怪的人……

SCIENCE MONTHLY 2019.06
Vol.50 No.6 60∼65

  
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