Обучая летучих мышей облетать препятствия в комнате и терпеливо сидеть на платформе, исследовательская группа, финансируемая Национальным научным фондом (NSF), смогла интерпретировать, как животные используют эхолокацию — высокочастотную звуковую навигационную систему, которую используют летучие мыши. охотиться — чувствовать свое окружение. Результаты были представлены на ежегодном собрании Общества неврологии.Исследователи сосредоточились на особой части мозга летучей мыши, верхнем холмике среднего мозга.
В мозге всех млекопитающих есть верхний бугорок, который играет роль в «ориентировочном поведении» или в том, как виды перемещаются в пространстве. У людей это означает использование визуальных сигналов. Для летучих мышей это акустические, или эхолокационные.
По словам Синтии Мосс из Университета Джона Хопкинса, летучие мыши направляют свой звуковой луч, чтобы исследовать объекты в своей среде, точно так же, как приматы двигают глазами, чтобы увидеть окружающую среду. Она изучает пространственное восприятие, память, двигательное поведение и многое другое. Ее Batlab провел исследование.Зачем сосредотачиваться на летучих мышах?
«Они предлагают огромное преимущество перед другими млекопитающими, потому что используют активную сенсорную систему, которая дает нам прямой доступ к информации, которую они используют для управления своим поведением», — сказал Мосс. «Мы можем использовать сигналы, чтобы действительно проникнуть в голову летучей мыши».Ее команда создала «эхо-модель», которая вычисляет, как летучая мышь получает и обрабатывает все эти сигналы.
Они обставили комнату размером 20 на 20 футов микрофонами — чтобы улавливать все звуки летучей мыши — и добавили высокоскоростные инфракрасные камеры, чтобы фиксировать положение летучей мыши и то, где она излучает звуки сонара. Модель эха включает время вызова летучей мыши, время эха и направление этого эха в пространстве.
В сочетании с нейронными записями верхнего холмика среднего мозга — от летучей мыши, обученной ждать на платформе, чтобы получить угощение мучным червем, — это позволяет Мосс и ее команде понять, как летучие мыши представляют трехмерное пространство в своем мозгу. Их записи производили выборку отдельных нейронов, выясняя работу каждого нейрона — например, для записи того, находится ли объект далеко или близко.Исследование представляет собой первый раз, когда ученые поняли, как эхолокация работает на нейронном уровне у свободно летающей летучей мыши.«Мы действительно хотели довести эти эксперименты до такой степени, чтобы мы могли рассматривать нейронную активность в контексте естественного поведения», — сказал Мосс. «Так что это был действительно большой прорыв, чтобы сделать эти записи».
Лучшее понимание эхолокации может помочь улучшить беспилотные летательные аппараты и другие технологии, использующие сонары, — сказала Нинад Котари, аспирант лаборатории Мосса, построившая модель эхо. Это также может помочь слепым людям лучше ориентироваться в своем мире, «если они смогут использовать правила, которые используют летучие мыши», — сказал Котари.И это может помочь нам понять, как млекопитающие в целом воспринимают окружающую среду.«Мы имеем дело с большим количеством сложной информации», — сказал Мелвилл Вольгемут, аспирант лаборатории Мосса, который работал над исследованием. "Когда вы собираете всю эту сложную информацию, вам нужно проанализировать то, что важно.
Система летучих мышей действительно хороша для этого. Когда они произносят вокализацию, они получают эхо со всего своего мира.
Им нужно выбрать одно эхо это важно для них. Так что это также дает нам хорошее представление о том, как сенсомоторная интеграция для внимания к конкретному стимулу в вашем мире осуществляется в мозге ».