Flagermusens hjerne forudsiger deres næste træk under flugten

Udlånt af Organisation for Bat Conservation; Foto: Steve Gettle Photography

Mere end tusinde arter bruger ekkolokalisering, men efter millioner af års evolution er flagermusens hjerner særligt godt optimeret til navigation.

Et nyt papir udgivet i dag i Videnskab antyder, at når flagermus flyver, hjælper specielle neuroner kendt som stedceller - placeret i deres hippocampus, en del af hjernen, der styrer hukommelsen - dem med at behandle nøglenavigationsinformation om deres position ikke kun i øjeblikket, men også i fortiden og fremtiden.

Fundet er lidt intuitivt, fordi vi, i det mindste som mennesker, har evnen til at tænke på, hvor vi vil være, eller hvor vi har været, siger Nicholas Dotson , en projektforsker ved Salk Institute og hovedforfatter af undersøgelsen.

Ved at bruge en kombination af trådløse neurale dataloggere og et motion-tracking-system lavet af 16 kameraer, Dotson og hans medforfatter Michael Yartsev, en professor i neurobiologi og ingeniørvidenskab ved UC Berkeley, observerede seks egyptiske frugtflagermus i to eksperimenter, der skulle optage udbrud af neural aktivitet.

Mens nogle af flagermusene tilfældigt udforskede et rum dækket af sort skum for at minimere akustisk efterklang, fik andre en fourageringsopgave, der involverede indendørs foderautomater, og et heldigt dyr blev endda testet i begge miljøer.

Gennem nogle få markører fastgjort til flagermusens hoveder og et mikrodrev, der blev implanteret i deres hjerner, var holdet i stand til at se små tidsmæssige skift i neural aktivitet og registrere, hvordan flagermusene interagerede med nye stumper af rumlig information.

Relateret historie

Hemmeligheden bag flagermusens lange levetid? En ny undersøgelse tyder på, at hårdføre proteiner kan være nøglen.

De fandt ud af, at flagermusene i både tilfældig udforskning og under målstyret navigation, såsom i fourageringsopgaven, opretholdt en detaljeret rumlig hukommelse af både miljøet og de stier, de rejste. Forsøgene afslørede også, at flagermus også har rumlig bevidsthed om deres fremtidige positioner.

Vi har neuroner, der alle affyrer samtidigt, men repræsenterer forskellige dele af en større sti, siger Dotson. Så det repræsenterer fortiden, nutiden og fremtiden, ikke kun lige nu.

At være i stand til at kortlægge deres position gennem tiden med dette naturlige GPS-system er et af flagermusens største overlevelsesværktøjer, der hjælper dem med at lokalisere føde og undvige rovdyr.

Forskellige arter kan afveje relevansen af ​​tidligere, nuværende og fremtidige oplevelser på forskellige måder, bemærker undersøgelsen. I et overlevelsesscenarie som aber, der hopper mellem trægrene eller mennesker, der kører bil eller står på ski ned ad bakke ved høje hastigheder, for eksempel, kan fremtidig information være vigtigst for overlevelse.

Flagermusen skal planlægge både lokalt i tid og i fremtiden for at få succes i sin jagtadfærd, siger Melville Wohlgemuth, forsker ved University of Arizonas Batlab. Det er hjerneprocesser, der også er relevante for vores liv.

At undersøge andre arter end vores egen har længe været et kendetegn for neurovidenskab, og at studere flagermusens hippocampus kunne give videnskabsmænd mere indsigt i, hvordan visse sygdomme påvirker vores egen hjerne.

For eksempel kan lære mere om flagermus ændre, hvordan vi ser på Alzheimers sygdom - en hjernesygdom, der langsomt ødelægger kognitive funktioner og hukommelse. Alzheimers patienter har problemer med intuitivt at navigere nye ruter eller nye steder, selv når de har stødt på dem et par gange.

Denne historie blev opdateret den 8. juli for at tydeliggøre, at flagermus udviklede sig for millioner af år siden.

skjule