Fladdermöss hjärnor förutsäger deras nästa drag under flygningen

Med tillstånd av Organization for Bat Conservation; Foto: Steve Gettle Photography

Mer än tusen arter använder ekolokalisering, men efter miljontals år av evolution är fladdermöss hjärnor särskilt väl optimerade för navigering.

Ett nytt papper släpptes idag i Vetenskap antyder att när fladdermöss flyger, hjälper speciella neuroner som kallas platsceller - placerade i deras hippocampus, en del av hjärnan som kontrollerar minnet - dem att bearbeta viktig navigeringsinformation om deras position inte bara i nuet utan också i det förflutna och framtiden.

Fyndet är lite intuitivt, eftersom vi, åtminstone som människor, har förmågan att tänka på var vi ska vara eller var vi har varit, säger Nicholas Dotson , en projektforskare vid Salk Institute och huvudförfattaren till studien.

Dotson och hans medförfattare använder en kombination av trådlösa neurala dataloggrar och ett rörelsespårningssystem som består av 16 kameror Michael Yartsev, en professor i neurobiologi och ingenjörskonst vid UC Berkeley, observerade sex egyptiska fruktfladdermöss i två experiment avsedda att registrera utbrott av neural aktivitet.

Medan några av fladdermössen slumpmässigt utforskade ett rum täckt av svart skum för att minimera akustiska efterklang, fick andra en födosöksuppgift som involverade matare inomhus, och ett lyckligt djur testades till och med i båda miljöerna.

Genom några markörer fästa på fladdermössens huvuden och en mikroenhet som implanterades i deras hjärnor kunde teamet se små temporala förändringar i neural aktivitet och registrera hur fladdermössen interagerade med nya bitar av rumslig information.

Relaterad berättelse

Hemligheten bakom fladdermöss långa livslängd? En ny studie tyder på att tåliga proteiner kan vara nyckeln.

De fann att i både slumpmässig utforskning och under målstyrd navigering, som i födosöksuppgiften, bibehöll fladdermössen ett detaljerat rumsligt minne av både miljön och vägarna de reste. Försöken visade också att fladdermöss har rumslig medvetenhet om sina framtida positioner också.

Vi har neuroner som alla avfyrar samtidigt, men som representerar olika delar av en större väg, säger Dotson. Så det representerar det förflutna, nuet och framtiden, inte bara just nu.

Att kunna kartlägga sin position genom tiden med detta naturliga GPS-system är ett av fladdermössens bästa överlevnadsverktyg, som hjälper dem att hitta mat och undvika rovdjur.

Olika arter kan väga relevansen av tidigare, nuvarande och framtida erfarenheter på olika sätt, konstaterar studien. I ett överlevnadsscenario som till exempel apor som hoppar mellan trädgrenar eller människor som kör bil eller åker skidor i höga hastigheter, kan framtida information vara viktigast för överlevnaden.

Fladdermusen måste planera både lokalt i tid och i framtiden för att bli framgångsrik i sina jaktbeteenden, säger Melville Wohlgemuth, forskare vid University of Arizonas Batlab. Dessa är hjärnprocesser som också är relevanta för våra liv.

Att undersöka andra arter än vår egen har länge varit ett kännetecken för neurovetenskap, och att studera hippocampus hos fladdermöss kan ge forskare mer insikt i hur vissa sjukdomar påverkar våra egna hjärnor.

Att lära sig mer om fladdermöss kan till exempel förändra hur vi ser på Alzheimers sjukdom – en hjärnsjukdom som långsamt förstör kognitiva funktioner och minne. Alzheimerspatienter har problem med att intuitivt navigera nya rutter eller nya platser, även när de har stött på dem några gånger.

Den här historien uppdaterades den 8 juli för att klargöra att fladdermöss utvecklades för miljoner år sedan.

Dölj