次ページでは実際にカノンの演奏を行っている動画を紹介します。
2本の電極で“生体カノン” — 昆虫楽器、始動
では実際に、どのようにしてセミを“演奏”させたのでしょうか。
その手順はある意味シンプルですが、生き物相手だけに試行錯誤もありました。
まず研究者たちはオスのアブラゼミ数匹を用意し、発音筋に細い電極2本を挿入しました。
電極はセミの背中側から腹部内部に差し込み、発音筋の近くに届かせます。
セミは局所麻酔などできませんが、慎重に行えば電極挿入自体で即死することはありません。
セットアップとしては、セミのお腹に刺さった電極の先端を細いリード線で外部の回路と繋ぎ、そこから電気信号を送り込みます。
さらにセミが飛び立ったり動き回ったりしないよう、羽を固定し、マイクを至近距離(1cmほど)に置いて鳴き声を録音できるようにしました。
次に、このセミに対してコンピューターから様々な電気刺激を与えてみました。
具体的には、一定の周波数の電圧パルスを断続的にセミに送り、どの程度の電圧でセミが鳴くか、音の高さは入力通りになるかを調べました。
入力する信号の波形はデジタルな矩形波で、周波数はピアノの音階にならいA0(ラ音、27.5Hz)からC4(ド音、261.6Hz)までの範囲を試しました。
A0は人間にはかなり低い低音ですが、セミの筋肉の収縮スピードで理論上その程度まで鳴き声の間隔を遅くできるかもしれません。
一方C4くらいまで高速に筋肉を震わせられれば、人間にも聞こえる高めの音になります。
実験の結果、セミがきちんと鳴くためには一定以上の電圧が必要で、しかもその閾値は入力する周波数によって異なることがわかりました。
低すぎる電圧だとセミは鳴かず、徐々に電圧を上げていくとある値で「ジジジ…」と鳴き始めます。
しかし電圧が高すぎても問題で、安定した音にならず筋肉の動きが乱れてしまいました。