Il nitrito dei cavalli ha due suoni diversi, uno è un “fischio”: lo studio che spiega la bifonazione

Il tipico nitrito dei cavalli contiene due frequenze fondamentali emesse contemporaneamente: una bassa e una sorprendentemente alta. Un nuovo studio guidato da Romain Adrien Lefèvre e pubblicato su Current Biology quest'anno, mostra che queste due componenti hanno origini diverse. La frequenza più bassa nasce dalla vibrazione delle corde vocali, come avviene nella maggior parte dei suoni dei mammiferi. Quella più alta, invece, è generata da un meccanismo aerodinamico simile a un fischio prodotto dal flusso d’aria nella laringe. La ricerca combina esperimenti di laboratorio su laringi isolate, scansioni anatomiche, registrazioni endoscopiche in cavalli vivi e analisi di animali con una patologia laringea, mostrando come questi due sistemi funzionino insieme per produrre il caratteristico doppio suono.

Il nitrito dei cavalli ha due frequenze e suoni differenti

Quando un cavallo nitrisce produce spesso due frequenze contemporaneamente. In bioacustica questo fenomeno si chiama bifonia: significa che nello stesso suono compaiono due frequenze fondamentali indipendenti. La frequenza fondamentale è il tono di base di un suono, cioè l’oscillazione principale che determina quanto è grave o acuto. Nei nitriti dei cavalli esistono:

• una frequenza più bassa, circa 200–400 Hz
• una frequenza molto più alta, spesso oltre 1000 Hz, fino a 1500 Hz

Questa combinazione è curiosa perché i cavalli sono animali grandi. In genere, negli animali più grandi la voce è più grave: è una relazione chiamata allometria acustica, che collega dimensione corporea e frequenza della voce. Tuttavia i cavalli producono componenti sonore molto più acute di quanto ci si aspetterebbe da un mammifero di circa 500 kg, che dovrebbe emettere suoni inferiori a 100 Hz. Per capire da dove provenga questa frequenza insolitamente alta, i ricercatori hanno progettato una serie di esperimenti.

Il nuovo studio sul verso dei cavalli

Il primo passo è stato studiare direttamente l’organo che produce il suono: la laringe. I ricercatori hanno analizzato sei laringi di cavallo in laboratorio, facendo passare aria attraverso i tessuti per ricreare artificialmente i suoni prodotti durante il nitrito. Poi hanno ripetuto l’esperimento usando elio invece dell’aria. Questo passaggio è fondamentale per distinguere due possibili meccanismi: se il suono è prodotto dalla vibrazione delle corde vocali, la frequenza non cambia passando dall’aria all’elio. Se il suono è prodotto da un fischio aerodinamico, la frequenza aumenta, perché la velocità del suono cambia nei gas meno densi.

I risultati sono stati molto chiari:

• i suoni a bassa frequenza non cambiavano quando si passava dall'aria all'elio
• i suoni ad alta frequenza aumentavano significativamente quando veniva usato elio

Questo comportamento è tipico dei fischi aerodinamici e indica che la componente acuta del nitrito non nasce dalla vibrazione dei tessuti.

Per capire se le corde vocali potessero comunque produrre frequenze così alte, i ricercatori hanno analizzato l’anatomia della laringe con tomografia computerizzata (CT) su tre laringi. La lunghezza media delle corde vocali risultava di circa 24 mm. Secondo i modelli biomeccanici della voce, corde vocali di questa dimensione potrebbero generare frequenze comprese tra circa 24 Hz con tensione bassa e 400 Hz con tensione molto elevata. Questo intervallo coincide con la componente grave del nitrito, ma non può spiegare le frequenze di circa 1500 Hz, tipiche della componente acuta. Per produrre suoni così alti tramite vibrazione servirebbe una tensione e pressione dei tessuti superiore a 5 MPa, molto oltre i valori fisiologici normali delle corde vocali dei mammiferi. Anche l’anatomia quindi suggerisce che il suono acuto abbia un’altra origine.

Gli autori hanno poi registrato con un endoscopio i movimenti della laringe in 10 stalloni mentre nitriscono. Le immagini mostrano una sequenza precisa: all’inizio del nitrito, le cartilagini della laringe si avvicinano e restringono la glottide. Questo restringimento produce un getto d’aria veloce, generando il suono acuto. Successivamente iniziano a vibrare anche le corde vocali, producendo la componente grave. In pratica, i due suoni nascono da due meccanismi diversi ma simultanei.

Per verificare definitivamente l’ipotesi, i ricercatori hanno studiato cavalli con neuropatia laringea ricorrente (RLN), una patologia che può paralizzare una delle corde vocali. Se entrambe le frequenze dipendessero dalle corde vocali, entrambe dovrebbero essere alterate dalla malattia. In realtà è successo che la frequenza bassa era spesso disturbata o assente e la frequenza alta rimaneva normale. Questo risultato conferma che la componente acuta non dipende dalle corde vocali.

Un fischio dietro la laringe: perché il nitrito ha due frequenze

Combinando tutti i dati, i ricercatori hanno proposto un meccanismo per il quale l’aria viene spinta attraverso una stretta apertura nella laringe, il flusso forma un getto turbolento, questo produce un suono simile a un fischio aerodinamico. Strutture come piccole cavità della laringe potrebbero funzionare da camere di risonanza, stabilizzando il suono, un po’ come succede quando una persona fischia con le labbra.

La bifonia potrebbe avere vantaggi nella comunicazione. Secondo gli autori, le due frequenze potrebbero trasmettere informazioni diverse nello stesso momento: la frequenza bassa potrebbe indicare caratteristiche dell’animale, come le dimensioni corporee; quella alta potrebbe trasmettere stati emotivi o urgenza del segnale. Inoltre i suoni molto acuti possono essere più evidenti o più udibili a distanza, rendendo il nitrito più efficace come segnale sociale.

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