עטלפים חיים בעולם של צלילים. הם משתמשים בקוליות הן כדי לתקשר עם בני מינו והן לצורך ניווט. עבור האחרונים, הם פולטים צלילים בטווח האולטראסוני, המהדהדים ומאפשרים להם ליצור "תמונה" של סביבתם. מדעני מוח מאוניברסיטת גתה פרנקפורט גילו כעת כיצד העטלף הקצר-זנב של סבע, מין יליד דרום אמריקה, מצליח לסנן אותות חשובים מצליל הסביבה ובעיקר להבחין בין הד ושיחות תקשורת.
המחבט קצר הזנב של סבע (קרוליה perspicillata) חי ביערות הסובטרופיים והטרופיים של מרכז ודרום אמריקה, שם הוא ניזון בעיקר מפרי פלפל. בעלי החיים מבלים את ימיהם בקבוצות של 10 עד 100 פרטים בגזעים חלולים ובמערות סלעיות, ובלילה הם יוצאים לחפש מזון יחד. הם מתקשרים באמצעות צלילים שיוצרים רעש סביבה מובהק במושבה – כמו קשקוש של קולות במסיבה תוססת. במקביל, העטלפים משתמשים גם בקוליות כדי לנווט את סביבתם: תופעה המכונה אקולוקציה, שבגינה הם פולטים צלילים אולטרסאונדים המשקפים משטחים מוצקים. לאחר מכן החיות מרכיבות את ההדים הללו ל"דימוי" של סביבתם.
אבל איך המחבט הקצר-זנב של סבע מצליח לסנן צלילים חשובים מרעשי סביבה קבועים? הסבר נפוץ הוא שהמוח מנבא כל הזמן את האות הבא ומגיב חזק יותר לאות לא צפוי מאשר לאות צפוי. זה מכונה זיהוי סטייה, ומדעני מוח בראשות יוהנס וטקאם ופרופסור מנפרד קוסל מקבוצת העבודה הנוירוביולוגיה והביו-חיישנים במכון לביולוגיה ומדעי המוח של התא באוניברסיטת גתה פרנקפורט בוחנים את המנגנונים שלו. יחד עם עמיתים, הם הצליחו להראות כבר בשנת 2021 שעיבוד האותות לא מתחיל באזורים ברמה גבוהה של המוח אלא כבר בגזע המוח, שאחראי על שליטה בתפקודים חיוניים כמו נשימה וקצב לב. עם זאת, מחקרים אלו השתמשו רק בגירויים מלאכותיים שאינם בעלי משמעות לבעלי החיים.
במחקר שפורסם לאחרונה, הצוות בראשות Wetekam ו-Kössl חזר על הניסויים בתקשורת טבעית ושיחות אקו. "בעזרת המחקר שלנו, רצינו לגלות מה קורה בזיהוי סטייה, כאשר במקום גירויים חסרי משמעות, מוצגים אלה לעטלף קצר הזנב של סבע שמתרחשים בפועל בעולם השמיעתי שלו", אומר Wetekam, מסכם.
לשם כך הוכנסו שתי אלקטרודות בעובי של שערה אנושית מתחת לקרקפתם של העטלפים כדי לתעד את גלי המוח שלהם. למרות שזה היה ללא כאב עבור החיות, המדידות בוצעו בהרדמה כללית, מכיוון שכל תנועה עלולה לעוות את התוצאות.
מוחו של העטלף מגיב לקולות גם כאשר בעל החיים מורדם וישן שינה עמוקה. לאחר מכן הושמעו שיחות הד או שיחות תקשורת לבעלי החיים, כל אחת משובצת בצליל השני, עם סבירות של 10% להתרחשותו.
לאחר מכן ניתן היה לקרוא מגלי המוח שנמדדו שגזע המוח מעבד קריאות אקו ותקשורת בצורה שונה. בעוד שצלילי הד נדירים אכן גרמו לאותות חזקים יותר מאלו התכופים – כלומר הראו זיהוי סטייה – במקרה של צלילי תקשורת, ההסתברות להתרחשותם לא השפיעה על עוצמת התגובה.
עטלפים כנראה צריכים להגיב מהר יותר במהלך ההד מאשר בעת תקשורת עם בני מינו. גזע המוח הוא התחנה הראשונה במוח שמקבלת את האותות האקוסטיים, ולכן חישוב ההסתברות לקריאות אקו-מיקום עשוי להיות נחוץ קודם כל שם, ובעיקר ההדים שלהן, כדי שהחיה תוכל להתחמק ממכשולים בזמן טוב".
פרופסור מנפרד קושל מקבוצת העבודה הנוירוביולוגיה והביו-חיישנים, המכון לביולוגיה ומדעי המוח, אוניברסיטת גתה פרנקפורט
התגובה החזקה יותר לשיחות תכופות פחות נובעת ככל הנראה מסנכרון עצבי טוב יותר.
המחקר גם הראה שגזע המוח יכול להשתמש בתכונות אחרות של קריאות עטלפים לזיהוי סטייה, כמו שינויים מהירים בתדירות או בנפח, בנוסף להבדלים בגובה הצליל. "זה מדהים, מכיוון שגזע המוח הוא חלק די פרימיטיבי במוח, שמדענים לא חשבו בעבר שיכול להיות מעורבות משמעותית בעיבוד אותות", אומר Wetekam. "הם ראו את תפקידו יותר בקבלת אותות מעצב השמיעה והעברתם לאזורים ברמה גבוהה במוח."
ממצאים אלה עשויים להיות חשובים גם ביחס ליישומים רפואיים בבני אדם. לדוגמה, האזורים הנמוכים של המוח צריכים להיכלל כאשר חוקרים מחלות כמו ADHD או סכיזופרניה, הקשורות לעיבוד לקוי של גירויים זרים. העובדה שגזע המוח של העטלף מעבד אותות אקוסטיים מורכבים שונים יכולה גם לעזור למדענים להבין כיצד המוח מפענח ומעבד דיבור אנושי מורכב.
