Các nhà nghiên cứu từ Đại học Oxford ở Anh và Đan Mạch gần đây đã phát hiện ra rằng nhím châu Âu không chỉ có thể nghe thấy âm thanh trong phạm vi nghe được của con người mà còn có thể cảm nhận rõ ràng siêu âm tần số cao. Phát hiện bất ngờ này mở ra một hướng công nghệ mới để bảo vệ nhím khỏi đường sá và giảm tử vong do tai nạn giao thông.
Nhóm nghiên cứu đã chỉ ra trong bài báo mới nhất đăng trên "Bức thư sinh học" rằng nếu thiết bị đuổi siêu âm được lắp đặt trên ô tô hoặc các phương tiện trên đường, người ta dự kiến sẽ sử dụng thính giác nhạy bén của nhím để "thuyết phục" chúng ra khỏi làn đường, trong khi con người và vật nuôi sẽ khó bị làm phiền.
Nhím châu Âu là loài động vật có vú được công chúng biết đến và yêu thích, nhưng số lượng của loài này tiếp tục giảm mạnh trong những năm gần đây. Nó được Liên minh Bảo tồn Thiên nhiên Quốc tế liệt vào danh sách loài "gần bị đe dọa" vào năm 2024. Va chạm giữa các phương tiện giao thông đường bộ được coi là một trong những nguyên nhân chính dẫn đến cái chết của 1/3 số nhím ở một số khu vực.
Vì cộng đồng khoa học không chắc chắn liệu nhím có thể nghe thấy sóng siêu âm hay không và liệu "hàng rào âm thanh" có thể được sử dụng để bảo vệ loài này hay không vẫn còn thiếu bằng chứng nên nghiên cứu này được coi là công trình cơ bản nhằm lấp đầy những khoảng trống sinh học quan trọng.
Trợ lý giáo sư Sophie Lund Rasmussen từ Trung tâm nghiên cứu bảo tồn động vật hoang dã thuộc Đại học Oxford và Đại học Copenhagen, người đứng đầu dự án, cho biết bước tiếp theo của nhóm là hợp tác với ngành công nghiệp ô tô để phát triển thiết bị xua đuổi siêu âm phù hợp với phương tiện giao thông và đánh giá hiệu quả thực sự của thiết bị này trong việc giảm nguy cơ nhím tử vong do giao thông thông qua các thí nghiệm tiếp theo.
Cô nhấn mạnh rằng nếu thiết bị này tỏ ra hiệu quả thì dự kiến nó sẽ giảm bớt đáng kể mối đe dọa giao thông đường bộ đối với số lượng nhím châu Âu đang suy giảm.
Trong các thí nghiệm cụ thể, các nhà nghiên cứu đã hợp tác với một số cơ quan cứu hộ động vật hoang dã ở Đan Mạch để tiến hành thử nghiệm phản ứng thính giác của thân não trên 20 con nhím đang phục hồi: các nhà nghiên cứu gắn các điện cực vào động vật và phát các xung âm thanh ngắn qua một chiếc loa nhỏ để ghi lại những thay đổi trong tín hiệu điện từ tai trong đến thân não.
Kết quả cho thấy những con nhím này có phản ứng rõ ràng ở dải tần từ 4 đến 85 kHz và nhạy cảm nhất với siêu âm ở khoảng 40 kHz. Phạm vi này cao hơn nhiều so với giới hạn trên bình thường của thính giác con người là 20 kHz, điều này khẳng định rằng nhím có khả năng nghe siêu âm băng rộng.
Sau khi hoàn thành các bài kiểm tra thính giác và vượt qua kỳ kiểm tra thú y, tất cả những con nhím đã được thả trở lại tự nhiên vào tối hôm sau.
Để hiểu rõ hơn về cơ sở giải phẫu của khả năng nghe này, nhóm nghiên cứu cũng đã tiến hành quét micro-CT độ phân giải cao trên đầu của một con nhím đã chết do vết thương nghiêm trọng trong bẫy chuột và xây dựng một mô hình chi tiết mô hình cấu trúc tai ba chiều. Mô hình
cho thấy các xương tai giữa của nhím dày đặc và nhỏ, đồng thời có cấu trúc hợp nhất một phần giữa màng nhĩ và xương con đầu tiên của chuỗi xương con. Hệ thống dẫn có độ cứng cao hơn này có lợi cho việc truyền âm thanh tần số cao một cách hiệu quả. Những đặc điểm tương tự cũng có thể thấy ở các loài động vật như dơi có khả năng định vị bằng tiếng vang và khả năng nghe siêu âm.
Phân tích sâu hơn cho thấy xương bàn đạp của nhím châu Âu nhỏ hơn và nhẹ hơn, giúp dễ dàng rung nhanh và truyền sóng âm tần số cao đến ốc tai chứa đầy chất lỏng của tai trong. Đồng thời, ốc tai có tổng thể ngắn và nhỏ gọn, thuận lợi cho việc xử lý và mã hóa các rung động siêu âm.
Các nhà nghiên cứu dựa trên cơ sở đó suy luận rằng thiết bị đuổi sóng siêu âm được thiết kế trong tương lai có thể khóa hoàn toàn dải tần mà nhím nghe được nhưng con người và vật nuôi thông thường trong nhà khó phát hiện, đồng thời sử dụng "bức tường âm thanh vô hình" để đuổi nhím ra khỏi đường lái xe.
Ngoài đường, nhóm nghiên cứu cũng hy vọng có thể mở rộng ý tưởng kỹ thuật này sang các thiết bị cơ khí ngày càng phổ biến khác, chẳng hạn như máy cắt cỏ robot và máy xén vườn, vốn có nguy cơ tiềm ẩn làm nghiền nát hoặc cắt các động vật nhỏ trên mặt đất khi di chuyển trong vườn và không gian xanh.
Nếu có thể lắp đặt mô-đun đuổi siêu âm dành cho nhím trên thiết bị đó thì tác hại vô tình đối với động vật hoang dã có thể giảm đáng kể mà không làm thay đổi trải nghiệm của con người.
David McDonald, một trong những tác giả tương ứng của nghiên cứu và là giáo sư tại Trung tâm nghiên cứu bảo tồn động vật hoang dã thuộc Đại học Oxford, đã chỉ ra rằng công trình này ban đầu xuất phát từ nhu cầu bảo tồn, nhưng cuối cùng đã mang lại hiểu biết cơ bản mới về sinh học nhím, đồng thời cung cấp các giải pháp mới cho thực hành bảo tồn, hình thành một vòng khép kín hoàn chỉnh "bắt đầu từ bảo tồn và quay trở lại bảo tồn".
Ông nói rằng bước quan trọng tiếp theo là xác minh phản ứng hành vi của nhím với các tín hiệu siêu âm khác nhau trong môi trường thực và đánh giá xem chúng có tránh xa các nguồn nguy hiểm tiềm ẩn như đường hoặc máy cắt cỏ robot hay không, để thực sự biến các phát hiện sinh lý thành các công cụ bảo tồn hoạt động.