Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Biologi

Neurale optagelser af vilde flagermus afslører enestående organisering af mellemhjerneregionen til sporing og fangst af bytte

Flagermusen trænes til at forblive stationær på en platform og spore et bevægeligt mål. Målet (melorme) er bundet til en løkke af fiskesnøre forbundet til en roterende motor, giver os mulighed for at kontrollere målets bevægelse. Mens flagermusen udfører denne opgave, mikrofoner, der optager sonarvokaliseringer og ekkoer, og neurale optagelser indsamles. Kredit:Melville J. Wohlgemuth et al., JNeurosci (2017)

Flagermus-mellemhjernen er unikt organiseret for at lette hurtig integration af sensorisk og motorisk information, der kræves til sporing af bytte ved hjælp af biologisk sonar, ifølge neurale optagelser af vilde flagermus opnået under laboratorieforsøg beskrevet i Journal of Neuroscience .

Den superior colliculus (SC) er en lagdelt struktur i pattedyrshjernen, der bruger sensorisk information til at orientere dyret til et bestemt sted i dets miljø. SC er blevet velundersøgt i arter, der primært er afhængige af vision for at udføre denne opgave, og næsten udelukkende i kunstige omgivelser, der udelukker forståelse af SC-funktion under naturalistisk adfærd. Da flagermus bruger ekkolokalisering (processen med at udsende lyd og behandle ekko) til at navigere i deres omgivelser, Melville Wohlgemuth og kolleger undersøgte, hvordan auditivt input og vokal output kunne påvirke organiseringen og funktionen af ​​SC hos disse dyr.

Forfatterne registrerede SC-aktivitet fra fire store brune flagermus, mens de manipulerede placeringen af ​​et bytteobjekt omkring et svagt oplyst rum. Ved at sammenligne flagermusens ændringer i neurale aktivitet med deres vokaliseringer og ekkoer, de fandt både sensoriske og motoriske neuroner i hele SC-lagene.

I denne tredelte video, flagermusen er vist spore et bevægende insekt fra en stationær position på en platform. Mens flagermusen udfører denne opgave, mikrofoner, der optager sonarvokaliseringer og ekkoer, og neurale optagelser indsamles. En 'flagermusdetektor'-enhed gør vokaliseringen af ​​en flagermus hørbar for det menneskelige øre. Det sidste segment blev optaget med højhastighedsvideooptagelse og er blevet bremset med en faktor ti. Vist på bunden er den løbende spektrografiske repræsentation af flagermusens vokaliseringer. Kredit:Wohlgemuth MJ, Kothari NB, Moss CF (2016) Action forbedrer akustiske signaler til 3D-mållokalisering ved at ekkolokalisere flagermus. PLoS Biol 14(9):e1002544. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.1002544

Dette fund bidrager til tidligere undersøgte arter, hvor disse forskellige neurontyper er adskilt, og integration sker på tværs af lag. SC-aktiviteten ændrede sig også, da flagermusene lukkede sig om byttet, som kan understøtte lokaliseringen af ​​et mål på tætte afstande, når behandlingskravene er høje.

Venstre til højre, fire billeder af en højhastighedsvideo (500 fps), mens flagermusen sporer og opsnapper målet. I denne opgave, en flagermus trænes til at forblive stationær på en platform og spore et bevægende mål ved hjælp af ekkolokalisering. Disse fire billeder er taget under de sidste faser af målaflytning. Kredit:Melville Wohlgemuth




Varme artikler