Летучие мыши с эхолокацией способны манипулировать акустической проекцией своих звуковых импульсов, но то, как они это делают, остается в значительной степени неизученной загадкой.
Мексиканская свободнохвостая летучая мышь, Tadarida brasiliensis, по-видимому, делает это, регулируя форму своей ротовой полости, иначе говоря, формируя луч, подобно тому, как люди сжимают губы, чтобы создать звук «О». Хотя это обычно для людей, это необычно для животных. Летающие тадариды поднимают нос и губы перед каждым импульсом эхолокации с помощью набора специализированных лицевых мышц.
В момент интуиции, работая над другим проектом, Саманта Трент, докторант, работающая с Майклом Смотерманом в Техасском институте неврологии A&M, заметила большую группу мышц, идущих прямо по середине верхней части череп летучей мыши. Такой набор мышц довольно необычен по размеру и расположению для маленького млекопитающего, поэтому она усомнилась в их назначении.
Во время 172-го собрания Акустического общества Америки и 5-го Совместного собрания с акустическим обществом Японии, которые проходят с 28 ноября по дек. 2 ноября 2016 года в Гонолулу, Гавайи, Смотерман представит свою работу с Трентом, исследуя сложные модели активности мышц во время работы сонара, показывает ли мышечная ткань необходимую специализацию быстрых сокращений для приспосабливания к эхолокации и как манипуляции с формой рта изменили трехмерное изображение. лучевые узоры.
«Кажется очевидным, что этот конкретный набор мышц участвует в изменении формы рта летучей мыши, особенно во время эхолокации», - сказал Трент. «Мы думаем, что это помогает летучим мышам изменять форму исходящего луча эхолокационного импульса».
Чтобы проверить это, они использовали массив микрофонов для захвата записей со всех сторон головы летучей мыши, чтобы создать изображение формы луча звука, выходящего из ее рта. Они также записали электрическую активность этих мышц, когда летучие мыши свободно эхолокировали, чтобы определить, как эти мышцы участвуют в создании потоков эхолокационных импульсов..
В частности, записи электромиографии (ЭМГ) бодрствующих эхолокационных летучих мышей подтвердили, что рассматриваемые мышцы были активированы в точной временной координации с излучением пульса. Исследователи также обнаружили, что только поднятие кончика носа у летучих мышей создает маленькое отверстие и широкоугольный луч, в то время как одновременное поднятие передней и боковой губ создает более широкое отверстие с более узким лучом. Эти результаты показывают, что тадарида обладает специализированным нервно-мышечным инструментом для формирования луча сонара.
«Этот тип управления голосом уникален для животного мира, - сказал Трент. «Очень интересно изучать животных, обладающих такими особыми способностями, и показывать публике, что летучие мыши действительно крутые, какими их всегда знала наша лаборатория».
В этом проекте есть несколько интригующих применений сонара. «[Я] особенно рад привлечь инженеров для совместной работы и изучения того, как эта поведенческая способность может быть полезна для создания или улучшения гидролокаторов», - сказал Трент.
Трент пишет свою диссертацию по этой работе, углубляясь в нейронный механизм, лежащий в основе гибких вокальных способностей летучих мышей.
«Нам не терпится увидеть, где и как это поведение может контролироваться в мозгу», - отметила она.