นักวิจัยจับ “หนอนผีเสื้อ” เข้าห้องไร้เสียง ไขปริศนาหนอนฟังเสียงด้วยอะไร ?

ตามหา "หู" ที่หายไปของหนอนผีเสื้อ

นักวิจัยระบุว่า โดยทั่วไป การได้ยินเสียงเกิดขึ้นได้ 2 รูปแบบ คือ รับรู้จาก ความดันคลื่นเสียง (Sound Pressure) และรับรู้จาก ความเร็วของอนุภาค (Particle Velocity) ที่เคลื่อนที่ตามคลื่นเสียง

สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและแมลงส่วนใหญ่ที่รับรู้ความดันเสียง จะมีอวัยวะเยื่อแก้วหู (Tympanal Organ) หรือถุงลมที่สั่นสะเทือนเมื่อเจอคลื่นเสียง แต่หนอนผีเสื้อกลับไม่มีเยื่อแก้วหูเหล่านี้ นักวิจัยจึงส่องกล้องจุลทรรศน์ตรวจดู และพบขนที่มีลักษณะเฉพาะกระจายอยู่ทั่วลำตัว

จากนั้นนักวิจัยได้นำมันไปทดสอบในห้องไร้เสียงสะท้อน (Anechoic Chamber) โดยตั้งข้อสังเกตว่า หนอนผีเสื้อยาสูบอาจใช้ขนขนาดเล็กที่มีความไวสูงบนลำตัวในการได้ยินเสียง

ทำไมต้องทดสอบในห้องไร้เสียงสะท้อน (Anechoic Chamber)?

เนื่องจากขนของหนอนผีเสื้อมีความไวต่อแรงสั่นสะเทือนสูงมาก การทดลองจึงต้องทำในสถานที่ที่เงียบสนิทอย่างห้องไร้เสียงสะท้อน (Anechoic Chamber) ซึ่งเป็นหนึ่งในสถานที่ที่เงียบที่สุดในโลก ตัวห้องถูกสร้างขึ้นเป็นพิเศษเพื่อกันเสียงรบกวนภายนอก โดยยึดด้วยสปริงเหล็กกล้าเพื่อตัดขาดจากแรงสั่นสะเทือนของพื้นดิน

ตลอดระยะเวลา 1 ปี ทีมวิจัยได้นำหนอนผีเสื้อไปวางบนแท่นทดลองภายในห้องนี้วันละหลายรอบ เพื่อทดสอบการตอบสนองต่อแรงสั่นสะเทือนในระดับความเข้มที่ต่างกัน โดยใช้เครื่องวัดความเร่ง (Accelerometer) ตรวจวัดคลื่นสั่นสะเทือนที่ส่งผ่านแท่นวาง 

ผลปรากฏว่าหนอนผีเสื้อมีการตอบสนองตั้งแต่การสะดุ้ง สะบัดตัว ไปจนถึงการสั่นเกร็ง จนกระทั่งทีมวิจัยสามารถหาเกณฑ์ (Threshold) หรือระดับแรงสั่นสะเทือนต่ำสุดที่ทำให้หนอนผีเสื้อเริ่มแสดงอาการตอบสนองได้สำเร็จ

จากนั้น ทีมวิจัยได้เปลี่ยนแรงกระตุ้นจากแรงสั่นสะเทือนบนแท่น มาเป็นการใช้คลื่นเสียงในอากาศโดยตรง เพื่อพิสูจน์ว่าพวกมันได้ยินเสียงในอากาศ แยกต่างหากจากแรงสั่นสะเทือนของพื้นผิวหรือไม่ 

และผลการทดลองก็ชัดเจน โดยพบว่า หนอนผีเสื้อยังคงแสดงการตอบสนองต่อคลื่นเสียงในอากาศ แม้ระดับความเข้มของเสียงนั้นจะสร้างแรงสั่นสะเทือนที่แท่นวางต่ำกว่าเกณฑ์เดิมก็ตาม นั่นแปลว่าพวกมันกำลังได้ยินเสียงผ่านอากาศจริง ๆ 

ทดสอบไปจนถึงการถอนขนหนอนผีเสื้อ

นอกจากนี้เพื่อให้ผลการทดสอบมีความชัดเจนขึ้น ทีมวิจัยจึงเริ่มทดลอง ถอนขน ของหนอนผีเสื้อออกภายใต้กล้องจุลทรรศน์ ทั้งแบบถอนทั้งหมด และถอนเฉพาะจุด แล้วนำไปทดสอบการรับฟังเสียงอีกครั้ง 

ผลลัพธ์ที่ได้พบว่า ปฏิกิริยาการป้องกันตัวของหนอนผีเสื้อลดลงอย่างเห็นได้ชัดในความถี่เสียงต่าง ๆ ขึ้นอยู่กับว่าขนบริเวณใดถูกถอนออกไป สิ่งนี้ยืนยันว่า ขนจิ๋วบนตัวของมัน ทำหน้าที่ปรับรับความถี่เสียงที่แตกต่างกันออกไปนั่นเอง

จากขนหนอนผีเสื้อ สู่ไมโครโฟนเปลี่ยนโลก

การเข้าใจกลไกทางชีววิทยาอันซับซ้อนนี้ไม่เพียงแต่ช่วยไขปริศนาธรรมชาติ แต่ยังอาจนำไปสู่การออกแบบเทคโนโลยีไมโครโฟนรุ่นใหม่ที่มีราคาถูกและมีประสิทธิภาพสูงขึ้นด้วย

โดยไมโครโฟนทั่วไปในปัจจุบัน ใช้แผ่นไดอะแฟรมในการตรวจจับความดันเสียง แต่การเลียนแบบระบบขนรับเสียงของหนอนผีเสื้อ อาจจะช่วยให้เราสร้างไมโครโฟนที่วัด ความเร็วของอนุภาคอากาศ ควบคู่ไปกับความดันเสียงได้

ไมโครโฟนที่ตรวจจับความเร็วของอนุภาคได้ จะมีจุดเด่นคือ สามารถระบุทิศทางของแหล่งกำเนิดเสียงได้อย่างแม่นยำ ซึ่งหากนำเทคโนโลยีนี้ไปปรับใช้กับเครื่องช่วยฟัง ผู้ใช้งานจะไม่เพียงแค่ได้ยินเสียงที่ดังชัดเจนขึ้นเท่านั้น แต่จะสามารถรับรู้ได้ทันทีว่าเสียงนั้นมาจากทิศทางใด 

ปัจจุบันงานวิจัยชิ้นนี้ยังอยู่ระหว่างการดำเนินการ และยังไม่ได้ตีพิมพ์ผลลัพธ์ในวารสารใด ๆ แต่นักวิจัยเชื่อว่าการค้นพบนี้ จะช่วยให้เราสามารถประกอบชิ้นส่วนปริศนาการได้ยินของหนอนผีเสื้อเข้าด้วยกัน และตรวจสอบว่าขนเหล่านี้เส้นใดที่ปรับให้รับความถี่เสียงที่แตกต่างกัน และอาจกลายเป็นประตูสู่ความหวังในการสร้างอุปกรณ์ช่วยฟังที่มีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น