Povzetek: Nova študija osvetljuje slušno zaznavanje pri netopirjih.
Vir: Univerza Goethe
Netopirji so znani po svojih sposobnostih eholokacije, torej navigacije s pomočjo zvoka: "vidijo" s svojim izjemno občutljivim sluhom, saj oddajajo ultrazvočne klice in si na podlagi odbitega zvoka ustvarijo sliko svojega neposrednega okolja. Tako na primer kratkodlaki netopir Seba (Carollia perspicillata) s tem sistemom eholokacije najde sadje, ki ga najraje jé.
Hkrati netopirji uporabljajo svoj glas za sporazumevanje z drugimi netopirji, pri čemer uporabljajo nekoliko nižje frekvenčno območje. Kratkodlaki netopir Seba ima glasovno območje, ki je sicer značilno le za ptice pevke in ljudi. Podobno kot ljudje ustvarja zvok prek grla.
Da bi ugotovili, kako kratkodlaki netopir Seba filtrira posebej pomembne signale iz najrazličnejših zvokov - na primer opozorilne klice drugih netopirjev, izolacijske klice netopirskih mladičev ter odboje rastlin paprike v labirintu listov in vej -, so raziskovalci z Goethejeve univerze v Frankfurtu snemali možganske valove netopirjev.
V ta namen so raziskovalci pod vodstvom profesorja Manfreda Kössla z Inštituta za celično biologijo in nevroznanost pod lasišče netopirjev vstavili elektrode - tanke kot akupunkturne igle - medtem ko so netopirji spali pod anestezijo. Ta merilna metoda je tako občutljiva, da bi že najmanjši premik glave netopirja vplival na rezultate meritev. Kljub anesteziji se možgani netopirja še vedno odzivajo na zvok.
Nato smo netopirjem predvajali zaporedje dveh tonov z različnimi višinami, ki ustrezajo eholokacijskim ali komunikacijskim klicem. Sprva je bilo predvajano zaporedje, v katerem se nota 1 pojavlja veliko pogosteje kot nota 2, na primer "1-1-1-1-1-2-1-1-1-1-2-1-1-1-1-1-1-1-1...". V naslednjem zaporedju se je to obrnilo, pri čemer se je nota 1 pojavljala redko, nota 2 pa pogosto. Na ta način so znanstveniki želeli ugotoviti, ali je nevronska obdelava določenega zvoka odvisna od verjetnosti njegovega pojavljanja in ne na primer od njegove višine.
Doktorski študent Johannes Wetekam, glavni avtor študije, pojasnjuje: "Rezultati naše raziskave dejansko kažejo, da redek in zato nepričakovan zvok povzroči močnejši nevronski odziv kot pogost zvok." V tem smislu netopirjevi možgani uravnavajo moč nevronskega odziva na pogoste eholokacijske klice tako, da jih zmanjšajo, in okrepijo odziv na redke komunikacijske klice. Wetekam: "To kaže, da netopirji različno obdelujejo nepričakovane zvoke v odvisnosti od njihove pogostosti, da bi zbrali ustrezne čutne vtise."
Zanimivo pri tem je, pravi Wetekam, da obdelava signalov očitno poteka že v možganskem deblu, za katerega se je doslej domnevalo, da zgolj sprejema akustične signale in jih prenaša v višje predele možganov, kjer se ti signali medsebojno izravnajo. Razlog: "To verjetno prihrani možganom kot celoti veliko energije in omogoča zelo hiter odziv," pravi Wetekam.
Profesor Manfred Kössl meni: "Vsi poznamo učinek zabave: filtriramo pogovore ljudi iz naše neposredne okolice, da se lahko popolnoma osredotočimo na osebo, s katero se pogovarjamo. Ti mehanizmi so podobni tistim, ki jih najdemo pri netopirjih. Če bomo bolje razumeli, kako netopirji slišijo zvok, nam bo to v prihodnosti lahko pomagalo razumeti, kaj se dogaja pri motnjah, kot je ADHD (motnja pozornosti s hiperaktivnostjo), ki motijo ustrezno obdelavo tujih dražljajev."
Korelacije zaznavanja odstopanj v slušnih odzivih možganskega debla netopirjev
Prepoznavanje nepričakovanih akustičnih dražljajev, ki omogoča ustrezen odziv na nove situacije, je za živali zelo pomembno. Zaznavanje nevronskih odstopanj opisuje spremembo moči nevronskega odziva na dražljaj, ki je izključno posledica verjetnosti pojava dražljaja.
V pričujoči študiji smo iskali korelate zaznavanja odklonov v slušnih odzivih možganskega debla pri anesteziranih netopirjih (Carollia perspicillata). V paradigmi nenavadnosti smo uporabili dva čista tonska dražljaja, ki sta predstavljala glavne frekvence, ki jih žival uporablja med eholokacijo (60 kHz) in komunikacijo (20 kHz).
Pri obeh dražljajih smo lahko dokazali pomembne razlike v moči odziva med deviantnim in standardnim odzivom v počasnih in hitrih komponentah slušnega odziva možganskega debla. Podatki kažejo na prisotnost korelatov zaznavanja odklonov na možganskih postajah pod spodnjim kolikulom (IC), na ravni jedra polža in lateralnega lemniksa.
Poleg tega naši rezultati kažejo, da je zaznavanje odklonov v eholokacijskem frekvenčnem pasu predvsem posledica zatiranja ponavljanja, medtem ko ima v komunikacijskem pasu pomembnejšo vlogo okrepitev odziva, povezana z odkloni. Ta ugotovitev kaže na kontekstualno odvisnost mehanizmov, na katerih temelji podkortikalno zaznavanje odstopanj.
Pričujoča študija dokazuje vrednost slušnih odzivov možganskega debla za preučevanje zaznavanja odstopanj in kaže, da slušni specialisti, kot so netopirji, uporabljajo različne frekvenčno specifične strategije za zagotavljanje ustreznega zaznavanja nepričakovanih zvokov.
O tej novici o raziskavah na področju slušne nevroznanosti
Avtor: Markus Bernards
Vir: Univerza Goethe
Kontaktna oseba: Markus Bernards - Univerza Goethe
Slika: Avtor slike je Julio Hechavarria / Goethe University Frankfurt, Nemčija
Izvirna raziskava: Odprti dostop.
"Korelacije zaznavanja odstopanj v slušnih odzivih možganskega debla netopirjev", ki jih Manfred Kössl et al. European Journal of Neuroscience
