普氏蹄蝠的聲吶系統(tǒng)具有顯著的動態(tài)特性,包括聲吶結(jié)構(gòu)的動態(tài)形變（鼻葉運動、耳廓運動）和超聲脈沖序列的動態(tài)調(diào)整（脈沖數(shù)目、激發(fā)時刻等）。為了研究這兩種動態(tài)特性之間是否存在耦合關(guān)系,通過生物實驗同步采集普氏蹄蝠的鼻葉運動、耳廓運動和聲吶脈沖序列;針對出現(xiàn)頻率較高的兩種鼻葉/耳廓耦合運動模式,利用神經(jīng)脈沖模式分類方法 （Spike train SIMilarity Space, SSIMS）,對其同步的聲吶脈沖序列進行分類。分析結(jié)果表明,普氏蹄蝠聲吶脈沖序列的變化與其聲吶系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的動態(tài)形變相匹配,即不同鼻葉/耳廓耦合運動模式對應(yīng)不同脈沖數(shù)目和脈沖激發(fā)時刻的聲吶脈沖序列。 

【文章來源】：聲學(xué)技術(shù). 2021,40(02)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

普氏蹄蝠鼻葉/耳廓結(jié)構(gòu)及其運動度量Fig.1Noseleaf/PinnastructureinHipposiderosprattiandtheirmotionmetrics

22℃～25℃)、恒濕(60％～70％)，且蝙蝠每天攝入定量的大麥蟲和添加維生素的礦泉水，以保證充足營養(yǎng)和微量元素。因蝙蝠屬于晝伏夜出動物，為了保證白天實驗時蝙蝠處于興奮狀態(tài)，顛倒飼養(yǎng)室的照明時間，即當(dāng)?shù)貢r間6:00-18:00關(guān)燈；18:00-6:00(次日)照明。普氏蹄蝠鼻葉/耳廓結(jié)構(gòu)及其運動度量如圖1所示。圖1普氏蹄蝠鼻葉/耳廓結(jié)構(gòu)及其運動度量Fig.1Noseleaf/PinnastructureinHipposiderosprattiandtheirmotionmetrics1.2實驗裝置為了研究蝙蝠發(fā)射的聲吶脈沖序列與鼻葉/耳廓耦合運動模式之間的關(guān)系，本文使用圖2所示的實驗裝置，同步采集蝙蝠發(fā)射的聲吶脈沖序列、鼻葉運動和耳廓運動。該實驗裝置主要由3個高速攝像機(GigaView,SouthernVisionSystems,Inc,美國)、1個超聲麥克風(fēng)(Type40DP，G.R.A.SSound&Vibration,丹麥)、NI數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(PXIe-6358)和輔助設(shè)備等組成。其中，高速攝像機的幀頻均設(shè)置為400證s-1，并保證至少2個高速攝像機能清晰地捕獲鼻葉或耳廓運動，以便后續(xù)對鼻葉和耳廓運動軌跡的三維重建；超聲麥克風(fēng)用于同步采集蝙蝠發(fā)射的聲吶脈沖序列；普氏蹄蝠使用的超聲聲吶信號為恒頻-調(diào)頻(ConstantFrequency-FrequencyModu-lation,CF-FM)信號，能量主要集中在恒頻(ConstantFrequency,CF)段，調(diào)頻(FrequencyModulation,FM)段的能量很少，且第二諧波(CF約為61kHz，F(xiàn)M約49～61kHz)的能量最強。根據(jù)采樣定理，對聲音數(shù)據(jù)的采樣頻率設(shè)置為250kHz。(a)(b)圖2采集蝙蝠聲吶脈沖序列和鼻葉/耳廓運動的實驗裝置Fig.2Experimentalsetupforcollectingsonarpulsesandnoseleaf/pinnamotions1.3實驗步驟采集蝙蝠聲吶脈沖序列和鼻葉/耳廓運動的實驗步驟如下：(1)將蝙蝠從飼養(yǎng)室?guī)雽嶒炇遥⒃隍鹱�、�?

所有標(biāo)記點，并喂入2～3只大麥蟲和充足礦泉水，以補充能量和水分，送回飼養(yǎng)室。2實驗數(shù)據(jù)處理2.1圖像數(shù)據(jù)處理為了精確地獲取蝙蝠的鼻葉運動和耳廓運動，只對蝙蝠頭部靜止不動且鼻葉或耳廓運動的圖像數(shù)據(jù)進行分析，即首先根據(jù)蝙蝠頭部標(biāo)記點是否運動，篩選出蝙蝠頭部靜止不動的圖像數(shù)據(jù)；然后根據(jù)鼻葉運動和耳廓運動的差異，對篩選出的圖像數(shù)據(jù)進行分類。其中，鼻葉運動主要有合開運動和隨機運動兩種，合開運動是指鼻葉各部分結(jié)構(gòu)(上鼻葉、鼻孔兩側(cè)葉瓣、下鼻葉等)同時朝向鼻孔方向運動或背離鼻孔方向運動，如圖3(a)所示，即鼻葉寬度和高度同時減小或增大，如圖4(a)所示。鼻葉隨機運動是指鼻葉各部分結(jié)構(gòu)運動方向不一致，區(qū)別于合開運動和鼻葉靜止(最大鼻葉寬度和高度變化均小于0.02mm[10])，其部分運動模式如圖3(b)所示，鼻葉寬度和高度也會出現(xiàn)同時增大或此變彼不變等現(xiàn)象，如圖4(b)所示。耳廓運動主要有柔性運動和剛性運動，柔性運動是指耳廓結(jié)構(gòu)發(fā)生非剛性形變，如圖3(c)所示，即耳廓寬度發(fā)生明顯的增大或減小，如圖4(a)所示。剛性運動是指耳廓前后擺動，同時(a)鼻葉合開運動(b)隨機運動(c)耳廓柔性運動(d)剛性運動圖3鼻葉運動和耳廓運動分類Fig.3Classificationofnoseleafandpinnamotions(a)鼻葉合開及耳廓柔性運動(b)隨機運動及剛性運動圖4鼻葉運動和耳廓運動定量描述Fig.4Quantitativedescriptionofnoseleafandpinnamotions結(jié)構(gòu)形狀幾乎不變，如圖3(d)所示，即耳廓寬度幾乎不變，如圖4(b)所示，耳廓寬度歸一化距離變化量小于0.1。研究發(fā)現(xiàn)[12]，鼻葉合開運動常伴隨耳廓柔性運動，而鼻葉隨機運動則大多伴隨耳廓剛性運動，因此，本文選用鼻葉合開-耳廓柔性運動、鼻葉隨機-耳廓剛性運動兩


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