Flaggermusens hjerner forutsier deres neste trekk under flyturen

Med tillatelse fra Organization for Bat Conservation; Foto: Steve Gettle Photography

Mer enn tusen arter bruker ekkolokalisering, men etter millioner av år med evolusjon er flaggermusens hjerner spesielt godt optimalisert for navigering.

Et nytt papir utgitt i dag i Vitenskap antyder at når flaggermus flyr, hjelper spesielle nevroner kjent som stedsceller – lokalisert i hippocampus, en del av hjernen som kontrollerer hukommelsen – dem å behandle viktig navigasjonsinformasjon om deres posisjon ikke bare i øyeblikket, men også i fortiden og fremtiden.

Funnet er litt intuitivt, fordi vi, i det minste som mennesker, har evnen til å tenke på hvor vi skal være eller hvor vi har vært, sier Nicholas Dotson , en prosjektforsker ved Salk Institute og hovedforfatter av studien.

Ved å bruke en kombinasjon av trådløse nevrale dataloggere og et bevegelsessporingssystem laget av 16 kameraer, Dotson og hans medforfatter Michael Yartsev, en professor i nevrobiologi og ingeniørfag ved UC Berkeley, observerte seks egyptiske fruktflaggermus i to eksperimenter ment å registrere utbrudd av nevral aktivitet.

Mens noen av flaggermusene tilfeldig utforsket et rom dekket av svart skum for å minimere akustisk etterklang, fikk andre en fôringsoppgave som involverte innendørs matere, og et heldig dyr ble til og med testet i begge miljøene.

Gjennom noen få markører festet til flaggermushodene og en mikrostasjon som ble implantert i hjernen deres, var teamet i stand til å se små tidsmessige skift i nevral aktivitet og registrere hvordan flaggermusene samhandlet med nye biter av romlig informasjon.

Relatert historie

Hemmeligheten bak flaggermusens lange levetid? En ny studie tyder på at hardføre proteiner kan være nøkkelen.

De fant at i både tilfeldig utforskning og under målrettet navigasjon, for eksempel i søkingsoppgaven, opprettholdt flaggermusene et detaljert romlig minne om både miljøet og stiene de reiste. Forsøkene avslørte også at flaggermus har romlig bevissthet om deres fremtidige posisjoner også.

Vi har nevroner som alle skyter samtidig, men som representerer ulike deler av en større bane, sier Dotson. Så det representerer fortiden, nåtiden og fremtiden, ikke bare akkurat nå.

Å kunne kartlegge posisjonen deres gjennom tiden med dette naturlige GPS-systemet er et av flaggermusens største overlevelsesverktøy, som hjelper dem med å finne mat og unngå rovdyr.

Ulike arter kan veie relevansen av tidligere, nåværende og fremtidige erfaringer på forskjellige måter, bemerker studien. I et overlevelsesscenario som aper som hopper mellom tregrener eller mennesker som kjører bil eller går på ski nedoverbakke i høye hastigheter, for eksempel, kan fremtidig informasjon være viktigst for overlevelse.

Flaggermusen må planlegge både lokalt i tid og i fremtiden for å lykkes i jaktatferden sin, sier Melville Wohlgemuth, en forsker ved University of Arizonas Batlab. Dette er hjerneprosesser som også er relevante for livene våre.

Å undersøke andre arter enn vår egen har lenge vært et kjennetegn for nevrovitenskap, og å studere hippocampus til flaggermus kan gi forskere mer innsikt i hvordan visse sykdommer påvirker vår egen hjerne.

For eksempel kan det å lære mer om flaggermus endre hvordan vi ser på Alzheimers sykdom – en hjernesykdom som sakte ødelegger kognitive funksjoner og hukommelse. Alzheimerspasienter har problemer med å intuitivt navigere nye ruter eller nye steder, selv når de har møtt dem noen få ganger.

Denne historien ble oppdatert 8. juli for å klargjøre at flaggermus utviklet seg for millioner av år siden.

gjemme seg