Летучие мыши могут мгновенно строить прогнозные модели на будущее

Летучие мыши, как выяснили ученые из Университета Джона Хопкинса, способны предсказывать будущее и предвосхищать поведение своей добычи на лету, практически мгновенно, сообщает phys.org. Они вычисляют, куда направляется их добыча, строя на лету прогнозные модели движения цели по эхо-сигналам, считают исследователи. Модели настолько надежны, что летучие мыши могут продолжать отслеживать добычу, даже когда она временно исчезает за препятствиями, блокирующими эхо, такими как деревья.

Хотя предсказание траекторий движения объекта с помощью зрения широко изучалось, эти результаты, опубликованные сегодня в журнале PNAS, являются первыми исследованиями сопоставимого процесса в слухе. Эта работа расширяет понимание слухового поведения животных и людей, в том числе людей с нарушениями зрения, которые используют прослушивание звуков для отслеживания объектов в их окружении.

«Точно так же, как теннисисту нужно узнать, когда и где он ударит по мячу, летучей мыши нужно предвидеть, когда и где она вступит в контакт с насекомым, за которым она охотится», — сказала автор статьи Синтия Ф. Мосс, нейробиолог и профессор психологии и наук о мозге. — Насекомое летит. Летучая мышь тоже летит. В этой очень быстро меняющейся среде, если бы летучая мышь просто полагалась на информацию, полученную от самого последнего полученого эха, она бы упустила насекомое».

Летучая мышь использует временную задержку между каждым эхолокационным вызовом и полученным эхом, чтобы определить, как далеко находится добыча. Они наклоняют головы, чтобы уловить изменение интенсивности эха, чтобы выяснить, где находится добыча в горизонтальной плоскости. Летучие мыши должны собрать воедино эхо-информацию о расстоянии и направлении объекта, чтобы успешно отслеживать беспорядочно движущееся насекомое.

Поскольку летучие мыши — удачливые охотники, исследовательская группа подумала, что они должны каким-то образом использовать эту информацию, чтобы предсказать, куда направляется их добыча. Чтобы проверить это в лаборатории, они разработали эксперимент, который точно отражал ситуацию охоты летучей мыши в дикой природе.

Они обучали летучих мышей держаться на насесте и выслеживать насекомых. Команда записала эхолокационные крики летучей мыши и движения головы, когда они менялись, где двигались насекомые и как быстро. Они также добавили препятствия, которые прерывали эхо.

Если бы эта летучая мышь не предугадывала, где будет находиться насекомое, ее движения головы всегда отставали бы от цели. Но это было не так. Если бы летучая мышь держала свою голову в фиксированном положении, которое иногда отражало, где насекомое закончилось, это исключило бы теорию предсказания. Но и этого не случилось. И если бы летучая мышь использовала только информацию от эха для оценки скорости, этого было бы недостаточно, чтобы объяснить степень точности летучей мыши.

«Мы предположили, что летучие мыши используют как информацию о скорости от времени эхо-сигналов, так и дополнительно корректируют свою цель», — сказал один из первых авторов Анжелес Саллес, постдокторант. «Когда мы протестировали эту модель с нашими данными, мы увидели, что она очень хорошо подходит».

Полученные результаты опровергают ранее принятое представление о том, что летучие мыши не предсказывают будущее положение насекомого—вывод, в основном сделанный из исследования 1980-х годов, проведенного до того, как высокоскоростное видео стало широко доступным.

«Вопрос предсказания важен, потому что животное должно планировать заранее, чтобы решить, что оно собирается делать дальше», — сказал Саллес. «Визуальное животное или человек имеет поток информации, поступающей в него, но для летучих мышей это замечательно, потому что они делают это только с акустическими снимками»

Хотя летучие мыши изучаются здесь, результаты применимы к любым животным, которые отслеживают движущиеся звуки, и даже к людям, таким как слепые, которые используют щелчки и удары тростника, чтобы помочь им ориентироваться, избегая препятствий.

Фото: Летучая мышь готова поймать насекомое во время эксперимента. Источник: Johns Hopkins University.