Cavalos relincham assobiando e "cantando" ao mesmo tempo, revelou estudo

Figura 1. O relincho de cavalos é uma mistura de dois sons simultâneos e bem distintos.

O relincho é a sonorização mais típica dos cavalos e uma forma de vocalização complexa com vários significados, sendo usada para fins e em contextos diversos. Em um estudo publicado na Cell Biology (Ref.1), pesquisadores demonstraram como os cavalos produzem sons de alta frequência - que desafiam o grande porte desses animais - enquanto simultaneamente produzem tons mais graves: eles assobiam pela laringe enquanto vibram as pregas vocais como um humano faz ao cantar. Segundo os autores do estudo, os cavalos provavelmente desenvolveram essas vocalizações ao longo do percurso evolucionário no sentido de poder transmitir múltiplas mensagens uns aos outros ao mesmo tempo.

"Agora, finalmente sabemos como as duas frequências fundamentais que compõem um relincho são produzidas pelos cavalos", disse em entrevista a autora principal do novo estudo, Dra. Elodie Briefer, da Universidade de Copenhague (Ref.2). "No passado, descobrimos que essas duas frequências são importantes para os cavalos, pois transmitem mensagens diferentes sobre as próprias emoções dos animais. Agora, temos evidências convincentes de que elas também são produzidas por meio de mecanismos distintos."

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Os mamíferos normalmente vocalizam exalando ar através das pregas vocais na garganta, fazendo-as vibrar. E, ao longo das espécies de mamíferos, geralmente existe uma relação inversa entre a frequência mínima de vocalização (ou seja, a frequência fundamental, f0) e o porte corporal, denominada "alometria acústica". Como o tamanho da laringe - estrutura determinante da f0 - é aproximadamente proporcional ao porte corporal, espécies maiores tendem a produzir sons com f0 mais baixas do que as menores. Embora essa regra geral seja observada na prática para um amplo número de espécies, existem várias exceções.

Por exemplo, as antas (1) e os rinocerontes (2) - mamíferos da ordem dos perissodáctilos -, emitem gritos agudos com uma frequência muito maior do que seria esperado considerando o grande porte corporal desses animais.

Além do simples aumento atípico do tamanho da laringe durante a evolução de diferentes espécies (ex.: macacos-uivadores e damas), mecanismos fisiológicos e anatômicos ligados a tais desvios da alometria acústica muitas vezes permanecem um mistério.

Os mecanismos descritos até o momento incluem órgãos vocais alternativos inovadores que divergem da dependência típica dos mamíferos na vibração das pregas vocais. Por exemplo, os coalas (Phascolarctos cinereus) utilizam pregas vocais velares no palato mole para produzir seus bramidos de acasalamento distintamente graves. Essas oscilações induzidas pelo fluxo de ar, geradas durante a inalação, atingem frequências baixas típicas de mamíferos muito maiores, como elefantes (Loxodonta africana). Gatos domésticos (Felis catus) exibem uma estratégia de vocalização única por meio do ronronar, que envolve oscilações de baixa frequência facilitadas por almofadas embutidas nas pregas vocais.

No outro extremo do espectro, alguns roedores produzem vocalizações ultrassônicas (USVs) extremamente altas por meio de um "mecanismo de impacto na parede", no qual um jato de ar de alta velocidade da glote atinge a parede interna da laringe, onde se encontra a tireoide. Esse ciclo de feedback entre as instabilidades do jato e as ondas acústicas a montante gera sons estáveis de alta frequência.

Ainda mais notável, algumas espécies são capazes de produzir sons distintos e simultâneos com frequências fundamentais muito diferentes, um fenômeno chamado de bifonação - uma habilidade que, em humanos, é famosamente associada a cantores de beatbox (a arte de imitar baterias eletrônicas com a boca e outras estruturas vocais) e ao canto gutural mongol (khoomei).

A bifonação, definida como a produção vocal de duas frequências fundamentais simultâneas e não harmônicas (f0 e g0) que são pelo menos parcialmente independentes - provavelmente devido a forças aerodinâmicas compartilhadas - é observada esporadicamente em diversas espécies, incluindo certos mamíferos terrestres, cetáceos, aves e anfíbios. A evolução convergente da bifonação - e em múltiplas linhagens bem distintas entre si - sugere vantagens adaptativas significativas. Ao introduzir uma segunda frequência fundamental, a bifonação pode aumentar a complexidade combinatória do sinal vocal, criando um espaço acústico maior para assinaturas individuais únicas em comparação com vocalizações de frequência única. Além disso, essa produção sonora de fonte dupla pode permitir a segregação de informações em canais separados.

Os mecanismos propostos para a bifonação incluem padrões de vibração assíncronos das pregas vocais, efeitos aerodinâmicos, como o desprendimento de vórtices na constrição glótica, estruturas secundárias como membranas vocais, ou as pregas vocais "gêmeas" descritas em lêmures Lemur catta.

Por exemplo, a bifonação espontânea em humanos (ex.: durante distúrbios vocais) pode resultar da assimetria esquerda-direita nas oscilações das pregas vocais, enquanto em baleias dentadas (Parvordem Odontoceti), a produção simultânea de cliques de ecolocalização de alta frequência e sinais comunicativos de baixa frequência surge graças a pares de lábios fônicos controlados independentemente, situados nas passagens nasais (3).

O relincho dos cavalos domésticos domésticos (Equus ferus caballus) é também outro exemplo de bifonação e é um som familiar a humanos desde pelo menos a época que essa espécie foi domesticada, há ~4200 anos. De todos os sons feitos por esses equinos, os relinchos são os mais comuns e os mais longos em duração.

Por serem animais sociais, os cavalos relincham para cumprimentar outros cavalos, para manter contato uns com os outros a longas distâncias e em momentos de medo (4) ou estresse - em ambiente selvagem, pode ser perigoso para esses animais se separarem da manada. Cada cavalo possui seu próprio relincho.

E, no relincho, cavalos podem produzir vocalizações atipicamente agudas em relação ao tamanho corporal. Com uma frequência fundamental em torno de 1500 Hz, o relincho dos cavalos claramente se desvia da alometria acústica esperada (que prevê uma frequência fundamental abaixo de 100 Hz para um mamífero de 500 kg). E relevante apontar: cavalos são perissodáctilos. Somando-se a essa frequência muito alta, esses animais também produzem um frequência fundamental bem menor (~200 Hz) e atribuída às vibrações das cordas ou pregas vocais (laríngeas).

Embora a natureza bifônica do relincho seja conhecida ou sugerida há ~10 anos, até o o momento cientistas não entendiam como os cavalos são capazes de produzir o componente de alta frequência do relincho.

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No novo estudo, os pesquisadores utilizaram uma combinação de dados in vivo e ex vivo, incluindo experimentos com laringe excisada e inalação de hélio, tomografias computadorizadas (TC), exames endoscópicos e análises acústicas de cavalos com neuropatia laríngea recorrente. Os experimentos e análises forneceram evidências de que a alta frequência fundamental nos relinchos dos cavalos é gerada por um mecanismo aerodinâmico de assobio na laringe, e não pela vibração do tecido das pregas vocais.

Figura 2. Imagens endoscópicas da glote (G), cartilagens corniculadas (CRC), pregas vocais (V) e epiglote (E) durante diferentes fases da vocalização em cavalos vivos. Ref.1

Em específico, a parte de alta frequência do relincho é um assobio acústico, um ruído causado não pela vibração do tecido, mas pelas vibrações do ar que se move através de um tubo. Os pesquisadores descobriram isso usando gás hélio. Como a velocidade do som varia em diferentes tipos de gás, alterar a composição do ar soprado através da laringe altera o tom de um assobio. Quando os pesquisadores adicionaram hélio ao ar, a frequência do som mais agudo aumentou, enquanto a do som mais grave permaneceu a mesma. Isso demonstrou que o som de alta frequência é um assobio, enquanto o som grave é causado pela vibração das pregas vocais.

Importante, análises anatômicas obtidas por meio de CT mostraram que o comprimento das pregas vocais em cavalos é muito grande para suportar a produção de frequências tão altas (>1000 Hz) através da oscilação convencional das pregas vocais, dando crítico suporte à hipótese aerodinâmica.

A frequência do assobio no relincho provavelmente é determinada pelo tamanho e formato da constrição e da(s) câmara(s) de ressonância, de forma semelhante à mecânica do assobio labial humano.

Essas fontes laríngeas distintas para a produção do relincho explicam a geração simultânea de frequências fundamentais baixas e altas nesse tipo de vocalização bifonada.

Relevante apontar que os únicos mamíferos além de humanos e de cavalos capazes de assobiar são ratos e camundongos (!). Esses roedores comunicam entre si, primariamente, usando guinchos ultrassônicos com frequências muito altas para humanos ouvirem.

Em termos de vantagem adaptativa, sons de alta frequência podem aumentar a saliência do sinal, chamando a atenção, ao mesmo tempo que mantêm a função de sinalização do componente de baixa frequência. Alternativamente, um componente de assobio parece ser adequado para a transmissão de sinais a longa distância em certos ambientes, como sugerido por sua presença em cervos-canadenses (Cervus canadensis) que habitam montanhas e na fala assobiada em humanos.

> Para mais informações sobre o efeito do gás hélio na produção sonora: Por que inalar gás hélio muda a voz?

> Os cavalos-de-przewalski (Equus przewalskii), equinos selvagens ameaçados de extinção e parentes mais próximos dos cavalos domésticos, também produzem relinchos bifônicos, provavelmente utilizando um mecanismo semelhante ao revelado pelo novo estudo.

(!) Ruídos agudos emitidos por outros mamíferos, incluindo golfinhos, são coloquialmente chamados de "assobios", mas tecnicamente não são assobios verdadeiros.

REFERÊNCIAS