21:32 2024-02-22
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Neurobiologie: Examinând modul în care liliecii disting diferite sunete
_ Neurobiologie: Examinând modul în care liliecii disting diferite sunete
Liliacul cu coadă scurtă a lui Seba (Carollia perspicillata) trăiește în pădurile subtropicale și tropicale din America Centrală și de Sud, unde se hrănește mai ales cu fructe de ardei. Animalele își petrec zilele în grupuri de 10 până la 100 de indivizi în trunchiuri goale și caverne stâncoase, iar noaptea merg împreună să caute hrană. Ei comunică folosind sunete care creează un zgomot ambiental distinct în colonie, cum ar fi balbuitul vocilor la o petrecere plină de viață.
În același timp, liliecii folosesc și vocalizări pentru a naviga în împrejurimile lor, un fenomen cunoscut sub numele de ecolocație. , pentru care emit sunete ultrasonice care se reflectă pe suprafețele solide. Animalele adună apoi aceste ecouri într-o „imagine” a împrejurimilor lor.
Dar cum reușește liliacul cu coadă scurtă a lui Seba să filtreze sunetele importante din zgomotul ambiental constant? O explicație obișnuită este aceea că creierul prezice în mod constant următorul semnal și reacționează mai puternic la un semnal neașteptat decât la unul așteptat.
Acest lucru se numește detectarea devianței, iar neurologii conduși de Johannes Wetekam și profesorul Manfred Kössl de la Grupul de lucru pentru neurobiologie și biosenzori de la Institutul de biologie celulară și neuroștiință de la Universitatea Goethe din Frankfurt explorează mecanismele acesteia.
Împreună cu colegii, au reușit deja să arate în 2021 că procesarea semnalului nu începe în regiunile de nivel înalt ale creierului, dar se află deja în trunchiul cerebral, care este responsabil pentru controlul funcțiilor vitale, cum ar fi respirația și ritmul cardiac. Cu toate acestea, aceste studii au folosit doar stimuli artificiali care nu erau semnificativi pentru animale.
Într-un studiu publicat recent, echipa condusă de Wetekam și Kössl a repetat experimentele cu apeluri de comunicare naturală și ecolocație. „Cu studiul nostru, am vrut să aflăm ce se întâmplă în detectarea deviației atunci când, în loc de stimuli lipsiți de sens, sunt prezentați liliacului cu coadă scurtă a lui Seba, care se întâmplă de fapt în lumea sa auditivă”, spune Wetekam.
Pentru a face acest lucru, doi electrozi, de grosimea unui păr uman, au fost introduși sub scalpul liliecilor pentru a le înregistra undele cerebrale. Deși acest lucru a fost nedureros pentru animale, măsurătorile au fost efectuate sub anestezie generală, deoarece orice mișcare ar putea distorsiona rezultatele.
Creierul liliacului reacționează la sunete chiar și atunci când animalul este anesteziat și doarme profund. Au fost apoi transmise animalelor fie apeluri de ecolocație, fie de comunicare, fiecare intercalat cu celălalt sunet, cu o probabilitate de 10% ca acesta să apară.
A fost apoi posibil să se citească din undele cerebrale măsurate că procesele trunchiului cerebral ecolocarea și comunicarea apelează diferit. În timp ce sunetele rare de ecolocație au indus într-adevăr semnale mai puternice decât cele frecvente – adică au arătat detectarea deviației – în cazul sunetelor de comunicare, probabilitatea ca acestea să apară nu a influențat puterea răspunsului.
„Liliecii probabil au nevoie de să reacţioneze mai repede în timpul ecolocaţiei decât atunci când comunică cu conspecificii”, presupune Manfred Kössl. „Tulcul cerebral este prima stație din creier care primește semnalele acustice, motiv pentru care ar putea fi necesară în primul rând calcularea probabilității apelurilor de ecolocație acolo, și mai ales ecourile acestora, astfel încât animalul să poată eschiva obstacolele în timp util”. Răspunsul mai puternic la apelurile mai puțin frecvente se datorează probabil unei sincronizări neuronale mai bune.
Studiul a arătat, de asemenea, că trunchiul cerebral poate utiliza alte caracteristici ale apelurilor liliecilor pentru detectarea devianței, cum ar fi schimbări rapide ale frecvenței sau volumului, pe lângă diferențele de înălțime. „Acest lucru este uimitor, deoarece trunchiul cerebral este o parte destul de primitivă a creierului pe care oamenii de știință nu o credeau anterior capabilă de vreo implicare substanțială în procesarea semnalului”, spune Wetekam. „Ei și-au văzut rolul mai mult în primirea semnalelor de la nervul auditiv și transmiterea acestora către regiunile de nivel înalt ale creierului.”
Aceste descoperiri ar putea fi, de asemenea, importante în legătură cu aplicațiile medicale la oameni. De exemplu, regiunile de nivel scăzut ale creierului ar trebui să fie incluse atunci când se studiază boli precum ADHD sau schizofrenia, care sunt asociate cu procesarea afectată a stimulilor străini. Faptul că trunchiul cerebral de liliac procesează diferite semnale acustice complexe poate ajuta, de asemenea, oamenii de știință să înțeleagă modul în care creierul descifrează și procesează vorbirea umană complexă.
Descoperirile sunt publicate în The Journal of Neuroscience.
Comentarii:
Adauga Comentariu