Naukowcy rozwiązali zagadkę charakterystycznego mruczenia kotów

Wśród opiekunów kotów panuje przekonanie, że ich pupile mruczą, gdy są szczęśliwe. Koty często mruczą, gdy ludzie je głaszczą, co może prowadzić do związku między mruczeniem a przyjemnością. Zachowanie kotów sugeruje, że mogą one również próbować zachęcać do dalszej interakcji, jakby chciały przekazać, żeby głaskać je dalej. Z kolei badania wskazują, że koty mogą mruczeć z różnych powodów, wykorzystując ciche dudnienie jako sposób komunikacji. Mruczenie może też być oznaką stresu.

Kocięta rodzą się ślepe i głuche i pozostają takie do około drugiego tygodnia życia. Jednak już po kilku dniach zaczynają mruczeć, głównie po to, aby dać matce znać, gdzie się znajdują i przyciągnąć jej uwagę w porze karmienia. Takie zachowania można także zaobserwować u dorosłych kotów. Ale to tylko jeden z kilku różnych sposobów wykorzystania mruczenia. Badania z 2009 roku wykazały, że gdy koty mruczą, prosząc o jedzenie, dźwięki przez nie wydawane są jakby bardziej naglące i mniej przyjemne, co sugeruje, że mogą manipulować mruczeniem.

Naukowcy od dawna zastanawiali się, w jaki sposób zwierzęta tak małe jak kot domowy, o krótkich fałdach głosowych, zwanych też czasami strunami głosowymi, mogą generować tak niskie dźwięki. Spodziewalibyśmy się ich raczej po zwierzętach o znacznie większych rozmiarach i o dłuższych fałdach głosowych, jak słonie. Przez wiele lat sądzono, że mruczenie powstaje przy użyciu unikalnego mechanizmu, który polega na cyklicznym skurczu i rozluźnieniu mięśni krtani, co wymaga stałego bodźca nerwowego z mózgu.

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

W nowych badaniach, które ukazały się na łamach pisma "Current Biology" (DOI: 10.1016/j.cub.2023.09.014) naukowcy wskazują, że za charakterystyczne mruczenie odpowiadają specjalne struktury na fałdach głosowych kotów. Co więcej, według uczonych, koty nie mają świadomej kontroli nad mruczeniem i jest to pasywne zachowanie, które trwa automatycznie po wysłaniu przez mózg sygnału inicjującego.

Za nowymi badaniami stoi zespół naukowców kierowany przez Christiana Herbsta z Uniwersytetu Wiedeńskiego w Austrii. Prace te podważają szeroko rozpowszechnione przekonanie, że przyczyną mruczenia są aktywne skurcze mięśni krtani. Według zespołu Herbsta, za mruczenie odpowiadają "poduszki" w fałdach głosowych.

Koty domowe są małe, większość waży około 4,5 kilograma. Jednak potrafią generować dźwięki o niskiej częstotliwości, zwykle od 20 do 30 herców (Hz), które są zwykle obserwowane i znacznie większych zwierząt o dłuższych fałdach głosowych. Podczas gdy duże koty, takie jak lwy i tygrysy, potrafią głośno ryczeć, dźwięki o niskiej częstotliwości w wykonaniu kotów domowych przybierają postać mruczenia.

Większość dźwięków wydobywających się z gardeł ssaków, w tym inne odgłosy kotów, takie jak miauczenie i syczenie, powstaje w podobny sposób. Sygnał z mózgu powoduje ściskanie fałd głosowych, a przepływ powietrza przez krtań powoduje uderzanie ich o siebie setki razy na sekundę, wytwarzając dźwięk.

W latach 70. naukowcy zaproponowali wyjaśnienie mruczenia. Zgodnie z tą koncepcją koty domowe aktywnie napinają i rozluźniają mięśnie krtani około 30 razy na sekundę, co generuje mruczenie. Pomysł, oparty na pomiarach aktywności elektrycznej mięśni krtani u mruczących kotów, przyjął się i od tego czasu stał się powszechnym wyjaśnieniem mruczenia kotów.

Nowe badania kwestionują wcześniejsze koncepcje. W swoich pracach uczeni przeanalizowali wycięte krtanie ośmiu kotów domowych. Koty te zostały uśpione z powodu różnych, nieuleczalnych chorób, a krtanie wycięto za zgodą ich opiekunów.

Naukowcy ścisnęli fałdy głosowe i przepompowali przez nie ciepłe, nawilżone powietrze. Izolując w ten sposób krtań, naukowcy zagwarantowali, że każdy wytwarzany dźwięk będzie generowany bez skurczów mięśni. Zespołowi udało się wytworzyć mruczenie we wszystkich krtaniach. Bez żadnej aktywnej kontroli neuronalnej wszystkie osiem krtani wytwarzało samopodtrzymujące się oscylacje o częstotliwościach od 25 do 30 Hz, co sugeruje, że mruczenie nie wymaga aktywnych skurczów mięśni.

Przyglądając się bliżej anatomii kocich krtani uczeni zwrócili uwagę na niezwykłe "poduszki" tkanki łącznej osadzone w fałdach głosowych kotów. Struktury te są znane od dawna, ale do tej pory nikt nie wiedział, jaka może być ich funkcja. Herbst twierdzi, że być może te "poduszki" zwiększają gęstość fałd głosowych, powodując ich wolniejszą wibrację i umożliwiając kotom wytwarzanie dźwięków o niskiej częstotliwości pomimo ich stosunkowo niewielkich rozmiarów.

Jednak nie wszyscy zgadzają się z zaproponowanym wyjaśnieniem. Jak przyznał David Rice, inżynier biomechanik z Tulane University, który prowadził badania nad mechaniką mruczenia kotów, "nie ma gwarancji, że fałdy głosowe żywych kotów zachowują się tak samo, jak fałdy głosowe z usuniętej chirurgicznie krtani. Samo patrzenie na wycięte krtanie, jak twierdzi, "przypomina wycięte ustniki z instrumentów dętych i analizowanie ich dźwięków w izolacji".

Źródło: New Scientist, Science, fot. Moyan Brenn from Italy, CC BY 2.0, via Wikimedia Commons