De hersenen van vleermuizen voorspellen hun volgende zet tijdens de vlucht

Met dank aan de Organisatie voor Bat Conservation; Foto: Steve Gettle Photography

Meer dan duizend soorten maken gebruik van echolocatie, maar na miljoenen jaren evolutie zijn vooral de hersenen van vleermuizen goed geoptimaliseerd voor navigatie.

Een nieuw papier vandaag uitgebracht in Wetenschap suggereert dat terwijl vleermuizen vliegen, speciale neuronen die bekend staan ​​​​als plaatscellen - die zich in hun hippocampus bevinden, een deel van de hersenen dat het geheugen bestuurt - hen helpt bij het verwerken van belangrijke navigatie-informatie over hun positie, niet alleen in het moment, maar ook in het verleden en de toekomst.

De bevinding is nogal intuïtief, omdat wij, tenminste als mensen, het vermogen hebben om na te denken over waar we zullen zijn of waar we zijn geweest, zegt Nicholas Dotson , een projectwetenschapper aan het Salk Institute en de hoofdauteur van de studie.

Met behulp van een combinatie van draadloze neurale dataloggers en een bewegingsvolgsysteem gemaakt van 16 camera's, Dotson en zijn co-auteur Michael Yartsev, een professor in neurobiologie en techniek aan UC Berkeley, observeerde zes Egyptische fruitvleermuizen in twee experimenten die bedoeld waren om uitbarstingen van neurale activiteit vast te leggen.

Terwijl sommige vleermuizen willekeurig een kamer verkenden die bedekt was met zwart schuim om akoestische weerkaatsing te minimaliseren, kregen anderen een foerageertaak waarbij binnenvoeders betrokken waren, en één gelukkig beestje werd zelfs in beide omgevingen getest.

Via een paar markeringen die aan de hoofden van de vleermuizen waren bevestigd en een microdrive die in hun hersenen was geïmplanteerd, was het team in staat om minieme temporele verschuivingen in neurale activiteit te zien en vast te leggen hoe de vleermuizen omgingen met nieuwe stukjes ruimtelijke informatie.

Verwant verhaal

Het geheim van de lange levensduur van vleermuizen? Een nieuwe studie suggereert dat winterharde eiwitten de sleutel kunnen zijn.

Ze ontdekten dat de vleermuizen zowel bij willekeurige verkenning als tijdens doelgerichte navigatie, zoals bij de foerageertaak, een gedetailleerd ruimtelijk geheugen behielden van zowel de omgeving als de paden die ze aflegden. Uit de proeven bleek ook dat vleermuizen ook ruimtelijk inzicht hebben in hun toekomstige posities.

We hebben neuronen die allemaal tegelijkertijd vuren, maar die verschillende delen van een groter pad vertegenwoordigen, zegt Dotson. Dus het vertegenwoordigt het verleden, het heden en de toekomst, niet alleen nu.

In staat zijn om hun positie door de tijd in kaart te brengen met dit natuurlijke GPS-systeem is een van de beste overlevingsinstrumenten van vleermuizen, waardoor ze voedsel kunnen lokaliseren en roofdieren kunnen ontwijken.

Verschillende soorten kunnen de relevantie van ervaringen uit het verleden, het heden en de toekomst op verschillende manieren afwegen, merkt de studie op. In een overlevingsscenario zoals bijvoorbeeld apen die tussen boomtakken springen of mensen die een auto besturen of met hoge snelheden bergafwaarts skiën, kan toekomstige informatie het belangrijkst zijn om te overleven.

De vleermuis moet zowel lokaal in de tijd als in de toekomst plannen om succesvol te zijn in zijn jachtgedrag, zegt Melville Wohlgemuth, een onderzoeker aan het Batlab van de Universiteit van Arizona. Dit zijn hersenprocessen die ook relevant zijn voor ons leven.

Het onderzoeken van andere soorten dan de onze is al lang een kenmerk van neurowetenschap, en het bestuderen van de hippocampus van vleermuizen zou wetenschappers meer inzicht kunnen geven in hoe bepaalde ziekten onze eigen hersenen beïnvloeden.

Meer leren over vleermuizen zou bijvoorbeeld kunnen veranderen hoe we naar de ziekte van Alzheimer kijken - een hersenstoornis die langzaam cognitieve functies en geheugen vernietigt. Alzheimerpatiënten hebben moeite om intuïtief nieuwe routes of nieuwe locaties te navigeren, zelfs als ze die een paar keer zijn tegengekomen.

Dit verhaal is op 8 juli bijgewerkt om te verduidelijken dat vleermuizen miljoenen jaren geleden zijn geëvolueerd.

zich verstoppen