Летучие мыши - интуитивные физики, инстинктивно понимающие, как звук движется в пространстве. Они не только внимательно прислушиваются к своему окружению, но и посылают ультразвуковой щебет, чтобы помочь им локализовать добычу; время, необходимое для возвращения чириканья, зависит от расстояния до объекта. Это замечательное использование звука делает летучих мышей «идеальной системой» для таких исследователей, как Мелвилл Уолгемут, невролог из Университета Джона Хопкинса, для изучения слуха.
Связанный контент
- Как смертельно опасный грибок, помогающий съесть мясо, снова помог милым летучим мышам
- Эта эхолокационная соня может раскрыть происхождение одной из самых крутых суперспособностей природы
- Вот как звучит эхолокация летучих мышей, замедленная
- Эти летучие мыши используют сонар для подавления сигналов своих соперников
Поэтому, когда Вольгемут заметил, что летучие мыши в его лаборатории делали что-то странное, он знал, что у этого должна быть цель. В частности, его летучие мыши склонили головы и покачали ушами очаровательным образом, что заставило его вспомнить своего любимого мопса дома, Вилли Нельсона. Однако, в отличие от Вилли Нельсона, Вольгемут знал, что летучие мыши не могут просто выглядеть мило, чтобы поужинать. Так что они делали?
Чтобы выяснить это, ему нужно было спроектировать такой же сложный эксперимент, как звуковая система летучей мыши, для которой требовались поддающиеся контролю летучие мыши, камеры для видеоигр и несколько довольно неудачных червей. «Довольно удивительно», - так описывает дизайн исследования Вольгемута Рикки Хеффнер, психолог из университета Толедо, который специализируется на развитии слуха. «Это почти демонстрация того, как все это работает».
Во-первых, эксперимент должен был проводиться в полной темноте, чтобы летучие мыши полагались только на эхолокацию. (Вопреки распространенному мнению, летучие мыши не являются слепыми - у них просто плохое зрение.) Вольгемут и его коллеги использовали инфракрасные камеры захвата движения - те же, что используются игроками, - чтобы снимать каждое тонкое движение без добавления надоедливого видимого света. Между тем, ультразвуковые микрофоны записали свои высокие частоты.
Затем он должен был заставить проклятые вещи сидеть на месте. Собрав десятки больших коричневых летучих мышей из серии грязных чердаков Bethesda, он начал тренировать их терпеливо сидеть на платформе, пока к ним приближался обед. Не все летучие мыши подчинились, но через две недели многие стали «по-настоящему холодными» вокруг него. Помогло то, что он вознаградил их усилия сочным харчем по-павловски. «Я гораздо лучше тренирую летучих мышей, чем тренирую собак», - говорит он.
Наконец, Вольгемут разработал систему лески и шкива, чтобы доставлять мучных червей своим летучим мышам. Запустив эксперимент, он обнаружил, что чем резче двигались насекомые, тем больше летучие мыши взводили и качали ушами, пытаясь локализовать свою добычу. «Когда цель приблизилась, уши раздвинулись, а когда цель оказалась еще дальше, уши приблизились», - говорит Синди Мосс, нейробиолог, заведующая лабораторией Вольгемута и соавтор статьи.
Кошки, собаки и даже люди поворачивают уши, чтобы ориентироваться на звук. Но это было немного сложнее. Быстро помахивая ушами сразу после того, как они щебетали, летучие мыши отслеживали крошечное изменение частоты - представьте, как мимо проезжает машина - червяки двигались в одном или другом направлении. С каждым движением летучая мышь делала еще один «снимок» звука, связывая их вместе, чтобы создать акустическую версию панорамной фотографии.
«Движение уха похоже на получение разных точек зрения на один и тот же звук», - говорит Вольгемут, который сообщил о своих находках вместе с Моссом в журнале PLOS Biology в сентябре.
Исследование является первым, чтобы детально описать, как эти летучие мыши превращают сигналы эхолокации в трехмерное изображение движущейся добычи, и может предоставить практические советы для инженеров. Вольгемут ведет переговоры с исследователями из Университета Мэриленда, которые надеются разработать «умную» трость для слепых людей, которая слышит препятствие, прежде чем оно достигнет его. Он также сотрудничает с инженерами в Дании, которые хотят разработать «ушной» дрон с микрофонными решетками.
Менее практически, такого рода исследования могут помочь ответить на вечный вопрос философа Томаса Нагеля: каково быть летучей мышью? В конце концов, говорит Мосс, «все, что мы видим в их поведении, отражает то, что происходит в мозгу».
Подпишитесь на журнал Smithsonian сейчас всего за $ 12
Эта статья является подборкой из ноябрьского номера журнала Smithsonian.
купить
