Vleermuizen zijn intuïtieve fysici die instinctief begrijpen hoe geluid zich door de ruimte verplaatst. Niet alleen luisteren ze scherp naar hun omgeving, maar ze sturen ook ultrasone piepjes uit om hen te helpen lokaliseren; de tijd die nodig is om terug te komen hangt samen met de afstand van het object. Dit opmerkelijke gebruik van geluid maakt vleermuizen 'het perfecte systeem' voor onderzoekers als Melville Wohlgemuth, een neurowetenschapper aan de Johns Hopkins University, om het gehoor te bestuderen.
gerelateerde inhoud
- Hoe een dodelijke vleesetende schimmel de vleermuizen weer schattig maakte
- Deze echolocerende slaapmuis kan de oorsprong van een van de coolste superkrachten van de natuur onthullen
- Dit is hoe Bat Echolocation klinkt, vertraagd
- Deze vleermuizen gebruiken sonar om de signalen van hun rivalen te storen
Dus toen Wohlgemuth merkte dat de vleermuizen in zijn lab iets vreemds deden, wist hij dat het een doel moest hebben. In het bijzonder, zijn vleermuizen hielden hun hoofden en waggelden hun oren op een schattige manier die hem deed denken aan zijn mopshond thuis, Willie Nelson. In tegenstelling tot Willie Nelson wist Wohlgemuth echter dat de vleermuizen niet alleen maar probeerden om er schattig uit te zien om hun avondmaal te krijgen. Dus wat deden ze?
Om erachter te komen, moest hij een experiment ontwerpen dat zo ingewikkeld was als het geluidssysteem van een vleermuis - een systeem waarvoor bruikbare vleermuizen, videogamecamera's en wat nogal ongelukkige meelwormen nodig waren. "Behoorlijk verbazingwekkend", beschrijft Rickye Heffner, een psycholoog aan de Universiteit van Toledo die gespecialiseerd is in de evolutie van het gehoor, het onderzoeksontwerp van Wohlgemuth. "Het is bijna een tour de force demonstratie van hoe het allemaal werkt."
Eerst moest het experiment in totale duisternis plaatsvinden om ervoor te zorgen dat de vleermuizen alleen afhankelijk waren van echolocatie. (In tegenstelling tot wat vaak wordt gedacht, zijn vleermuizen niet blind - ze hebben gewoon de neiging om een slecht zicht te hebben.) Wohlgemuth en collega's gebruikten infrarood motion-capture camera's - dezelfde soort gamers gebruiken - om elke subtiele beweging te filmen zonder vervelende zichtbaar licht toe te voegen. Ondertussen namen ultrasone microfoons hun hoge piepjes op.
Vervolgens moest hij de verdomde dingen stil laten zitten. Na het verzamelen van tientallen grote bruine vleermuizen van een reeks vuile Bethesda-zolders, begon hij ze te trainen om geduldig op een platform te zitten terwijl het diner bij hen kwam. Niet alle vleermuizen voldeden, maar na twee weken werden velen "echt chill" om hem heen. Het hielp dat hij hun inspanningen beloonde met een sappige, Pavloviaanse stijl. "Ik ben veel beter in het trainen van vleermuizen dan in het trainen van honden, " zegt hij.
Uiteindelijk ontwikkelde Wohlgemuth een vislijn-en-katrolsysteem om meelwormen aan zijn vleermuizen te leveren. Toen hij het experiment uitvoerde, ontdekte hij dat hoe abrupt de insecten bewogen, hoe meer de vleermuizen scheef gingen en met hun oren waggelden in een poging hun prooi te lokaliseren. "Toen het doel dichterbij kwam, bewogen de oren uit elkaar, en toen het doel verder weg was, kwamen de oren dichter bij elkaar", zegt Cindy Moss, een neurowetenschapper die het lab van Wohlgemuth runt en co-auteur van de krant.
Katten, honden en zelfs mensen draaien hun oren om zich te oriënteren op geluid. Maar dit was een beetje meer verfijnd. Door snel met hun oren te kwispelen vlak nadat ze tjilpten, volgden vleermuizen de kleine verandering in frequentie - denk aan het geluid van een voorbijrijdende auto - terwijl de meelwormen in de ene of de andere richting bewogen. Bij elke beweging maakte de vleermuis nog een "momentopname" van het geluid, die ze aan elkaar rijgde om de akoestische versie van een panoramafoto te maken.
"De beweging van het oor is als het krijgen van verschillende perspectieven op hetzelfde geluid", zegt Wohlgemuth, die zijn bevindingen met Moss in september in het tijdschrift PLOS Biology rapporteerde.
De studie is de eerste die beschrijft hoe deze vleermuizen echolocatiesignalen in een 3D-beeld van bewegende prooi veranderen en praktische tips voor ingenieurs kunnen bieden. Wohlgemuth is in gesprek met onderzoekers van de Universiteit van Maryland die hopen een "slim" wandelstok te ontwerpen voor blinden die een obstakel horen voordat ze het bereiken. Hij werkt ook samen met ingenieurs in Denemarken die een "eared" drone willen ontwikkelen die is gemonteerd met microfoonarrays.
Minder praktisch, zou dit soort onderzoek de tijdloze vraag van filosoof Thomas Nagel kunnen helpen beantwoorden: Hoe is het om een vleermuis te zijn? Moss zegt immers: "Alles wat we in hun gedrag zien, weerspiegelt iets dat in de hersenen gebeurt."
Abonneer je nu op het Smithsonian magazine voor slechts $ 12
Dit artikel is een selectie uit het novembernummer van Smithsonian magazine
Kopen
