Dơi bổ sung tiếng vang với bản đồ tinh thần của môi trường xung quanh.
Mất khoảng hai tuần sống trong nơi ở hiện tại của tôi trước khi tôi có thể điều hướng trong phòng ngủ trong bóng tối mà không đâm sầm vào các góc của khung giường hơi quá khổ. Quá trình học tập là một thử thách khó chịu và lỗi và lẩm bẩm chửi rủa các đối tượng vô tri. Nhưng đó là vì tôi không thể sử dụng định vị tiếng vang. Khả năng xác định đồ nội thất nhọn bằng cách bật âm thanh tần số cao ra khỏi nó sẽ khiến tôi vô số vết bầm tím, nhưng tiếng vang đáng buồn - hay biosonar - không có trong bộ công cụ của loài. Nó có thêm lãnh thổ của loài dơi. * Biosonar cho phép những con dơi có thị lực kém hơn để khảo sát môi trường xung quanh của chúng cho cả chướng ngại vật và con mồi, rất tuyệt và tất cả, nhưng nó có thực sự đủ để đảm bảo một chuyến bay không va chạm? Rốt cuộc, họ không chỉ lảng vảng quanh một căn hộ trên mặt đất, họ còn nhảy qua bầu trời với tốc độ cao. Có rất nhiều chỗ cho lỗi.
Các nhà khoa học tại Đại học Brown nghi ngờ rằng dơi đang sử dụng nhiều hơn là chỉ định vị bằng tiếng vang để tìm đường trong bóng tối. Làm việc với các loài Eptesicus fuscus (dơi nâu lớn) trong một nghiên cứu được công bố trên Tạp chí Sinh học Thực nghiệm, họ đã chứng minh rằng những con dơi này giữ lại một số ký ức không gian về các khu vực chúng bay qua. Định vị tiếng vang giúp dơi tránh đâm vào cây và như vậy, nhưng nó cũng cung cấp cho chúng thông tin để hình thành bản đồ tinh thần về môi trường của chúng. Bằng cách bổ sung biosonar của chúng vào các bản đồ này, dơi có thể bay một khóa học quen thuộc với độ chính xác cao hơn và ít nỗ lực hơn, có thể giải phóng chúng để tập trung vào việc tìm kiếm liều côn trùng hàng đêm của chúng.
Con dơi nâu lớn. Hình: Matt Rebbold.
Sức mạnh bay của dơi, bị đọ sức với một chướng ngại vật bao gồm các chuỗi từ sàn đến trần (tức là, các động vật không thể thả vịt dưới dây xích, chúng phải tìm đường xung quanh). Các đường bay cho từng đối tượng thử nghiệm được theo dõi bằng máy quay video nhiệt và hoạt động định vị bằng tiếng vang của chúng được ghi lại bằng micrô siêu âm (chúng tôi sẽ lấy lý do để ghi âm trong giây lát). Từng người một, từng con dơi đối mặt với khóa học vượt chướng ngại vật trong khoảng năm phút mỗi ngày trong suốt sáu ngày, và ngoài một quả bóng lẻ, ** tất cả đều nhanh chóng phát triển các mô hình bay nhất quán. Về cơ bản, một khi họ tìm thấy một tuyến đường qua các chuỗi hoạt động, họ chủ yếu bị mắc kẹt với nó. Ngoài ra, mỗi con dơi định cư trên con đường độc đáo của riêng mình. Có một cách lý tưởng duy nhất để điều hướng khóa học, và các cá nhân khác nhau trên các tuyến ưa thích của họ.
Khi những con dơi đã thiết lập đường bay riêng lẻ của chúng, các nhà nghiên cứu đã cố gắng thả chúng vào chướng ngại vật từ các phần khác nhau của căn phòng. Nếu những con dơi chỉ đang theo một danh sách các hướng dẫn từng bước (2 cánh bên trái, sau đó rẽ phải và đi 5 cánh, v.v.) thì điểm bắt đầu mới sẽ hoàn toàn loại bỏ chúng. Nhưng những con dơi không bị xáo trộn và dễ dàng tìm đường quay trở lại các tuyến đường độc đáo của chúng, cho thấy rằng chúng đã nắm bắt được sự sắp xếp tổng thể của căn phòng và do đó có thể tự định hướng bất kể vị trí bắt đầu của chúng.
Khi dơi ổn định mô hình chuyến bay của chúng, tốc độ cuộc gọi biosonar của chúng cũng thay đổi. Định vị tiếng vang là một cách đặc biệt để cảm nhận một môi trường LỚP. Mặc dù tầm nhìn tiếp nhận thông tin liên tục, thay vào đó là định vị bằng tiếng vang cung cấp một loạt các cập nhật giống như ảnh chụp nhanh của môi trường xung quanh. Tốc độ cuộc gọi càng nhanh, cập nhật càng thường xuyên. Dơi được biết là tăng tỷ lệ cuộc gọi của chúng để quản lý dữ liệu dày đặc hơn của không gian lộn xộn hơn. Trong các thí nghiệm về chướng ngại vật, tốc độ cuộc gọi trung bình của dơi giảm từ khoảng 20 Hz xuống còn khoảng 12 Hz khi chúng đã quen với không gian mới. Về cơ bản, với sự hình thành của các bản đồ nội bộ của họ, họ đã không yêu cầu nhiều bản cập nhật biosonar để tìm đường đi.
Ngoài việc giải phóng những con dơi để tập trung vào việc săn bắn thay vì không va vào mọi thứ, các tác giả chỉ ra rằng những bản đồ tinh thần như vậy cũng có thể là một tài sản để bắt con mồi thành công. Côn trùng di chuyển nhanh chóng, và nó dễ dàng bắt chúng hơn nếu bạn biết bạn đang đi đâu.
Bộ não dơi giữ được bao lâu cho loại thông tin không gian này? Sau các thử nghiệm chuyến bay ban đầu, các nhà nghiên cứu đã cho những con dơi cách xa chướng ngại vật một tháng trước khi ném chúng trở lại. Những con dơi vẫn có thể sử dụng những gì chúng đã học? Việc giới thiệu lại sẽ giống như đi xe đạp, hoặc giống như cố gắng lượng giác tốt sau khi học trung học? Để làm cho mọi thứ thú vị hơn (mà không thực sự đặt cược tiền), một yếu tố khác đã được thêm vào. Một nửa số dơi được đưa trở lại vào cùng một khóa học mà họ đã gặp trước đó. Tuy nhiên, đối với nửa kia, khóa học đã được sắp xếp lại thành hình ảnh phản chiếu của chính nó.
Những con dơi được giới thiệu lại vào cùng một khóa học cũ cùng thực hiện bơi lội, nhanh chóng nối lại đường bay cá nhân của chúng. Nhưng những con dơi chịu cấu hình gương có một số vấn đề. Mặc dù họ đã tìm thấy các mô hình chuyến bay ổn định mới, nhưng họ hơi chậm về nó, như thể bộ nhớ của khóa học ban đầu đang làm họ bối rối. Tại đây, họ đã trở lại ngôi nhà cũ của mình, nhưng một số nhà khoa học đã đi và di chuyển đồ đạc xung quanh.
* Cụ thể hơn, dơi của tiểu loại Microchiroptera, còn gọi là microbats. Nhóm khác, megabats, có được bằng các giác quan thông thường hơn như thị giác và khứu giác.
** Con dơi đặc biệt này đã diễu hành đến tay trống của riêng mình theo nhiều cách hơn một. Ngoài việc miễn cưỡng hình thành đường bay ổn định, nó còn bay nhanh hơn đáng kể so với những con dơi còn lại.