当蝙蝠失去听力时,最新研究发现这些依赖听觉的生物采用了一种令人印象深刻的策略来适应。
当蝙蝠听不到声音时,新研究发现这些依赖听觉的动物会使用一种显著的补偿策略。
它们迅速而有效地调整,首次表明蝙蝠的大脑具备在听力下降时激活备选方案的内在能力。
约翰霍普金斯大学的研究最近发表在《当代生物学》上,促使人们探讨其他动物——甚至人类——是否也具备类似的适应能力。
约翰霍普金斯大学的蝙蝠研究员、资深作者辛西娅·F·莫斯解释道:“蝙蝠在行为上表现出惊人的灵活性,使它们能够随时适应。其他哺乳动物和人类也可能拥有这些适应系统,以帮助它们导航和做出决策,但令人惊讶的是,蝙蝠的反应是多么迅速,几乎是自动的。”
所有动物都会发展出各种策略,以应对感官输入的缺乏。例如,在嘈杂的酒吧里,人们可能会靠得更近以听得更清楚,而一只狗可能会将头倾向未听见的噪音。
研究人员旨在调查依赖听觉的回声定位蝙蝠在其大脑中负责听觉处理的关键部分被禁用时会如何调整。
他们训练蝙蝠从一个平台起飞,导航通过一个走廊,并通过一个窗口获得食物。然后,蝙蝠在中脑中一个重要听觉通路暂时被阻断的情况下重复这一任务。这种阻断大脑区域的方法不仅仅是屏蔽听力;它阻止大多数听觉信号到达更深的脑结构。这种药物诱导的方法是可逆的,并且持续约90分钟。
尽管听力受到损失,蝙蝠仍然能够相当好地导航,甚至在第一次尝试时。尽管它们的灵活性下降,撞到了一些东西,但所有蝙蝠都迅速而有效地适应了。
莫斯指出:“它们面临挑战,但找到了方法。”
蝙蝠改变了它们的飞行轨迹和发声方式。它们飞得更低,与墙对齐,并增加了叫声的数量和持续时间,从而增强了它们依赖于导航的回声。
共同作者、约翰霍普金斯大学的前研究生、现华盛顿大学博才研究员克拉丽斯·A·迪博德表示:“回声定位的功能有点像闪光摄影,它们能够拍摄更多的‘快照’以收集所需的信息。令人感兴趣的是,我们还观察到它们扩展了这些叫声的带宽。这些适应是显著的,因为这种变化通常是在蝙蝠处理外部噪声时出现,而不是处理内部挑战时。”
即使在重复实验后,蝙蝠也没有表现出随着时间的推移而改善的补偿能力。这表明它们所使用的行为并非学习得来,而是嵌入于它们大脑电路中的固有潜在特征。
共同作者、约翰霍普金斯大学的博士后研究员詹妮弗·劳勒表示:“这突显出大脑对操作和外部干扰的非凡恢复力。”
研究人员惊讶地发现,尽管大脑的那部分暂时失能,蝙蝠仍然能感知声音。他们推测,蝙蝠可能依赖未被发现的听觉通路,或者未受影响的神经元可能以未知的方式支持听觉。
莫斯指出:“人们会认为动物根本听不到任何声音。但这表明可能存在多条听到声音的通路到达听觉皮层。”
团队的下一步是探索这些发现对其他动物和人类的相关性。
莫斯提出:“这项研究能否为人类的听觉处理和适应行为提供洞见?由于类似研究尚未进行,我们对此还没有答案。研究结果引发了重要问题,这在未来的研究中将是令人兴奋的探索方向。”
共同作者包括约翰霍普金斯大学的凯瑟琳·艾伦、格雷斯·卡普肖、梅根·G·汉弗莱、迭戈·辛特龙-德·利昂和基肖尔·V·库奇博特拉。