Как летучие мыши избегают препятствий с помощью эхолокации: возможно, всё проще, чем кажется

Эхолоцирующие летучие мыши могут летать в полной темноте через сложные среды. Быстрое и, казалось бы, легкое избегание препятствий — это самая фундаментальная функция, которую обеспечивает биосонар. Несмотря на очевидную важность этого умения, до сих пор было неизвестно, как именно летучие мыши его выполняют. Новое исследование, опубликованное в PLOS Computational Biology, предполагает, что летучие мыши сравнивают громкость эха в левом и правом ухе, а затем поворачивают в сторону от уха, которое получает самый громкий сигнал, тем самым избегая объекта.

Обычно предполагается, что летучие мыши локализуют отдельные препятствия, интерпретируя эхо. Однако в сложных средах определение положения препятствий по множеству эхо-сигналов является очень сложной задачей и может быть практически невозможным.

В поисках альтернативного объяснения способности летучих мышей избегать препятствий исследователи из Антверпенского университета (Бельгия) и Бристольского университета (Великобритания) смоделировали полет мышей через 2D и 3D среды, включая лазерно отсканированные модели реальных лесов. Ученые предложили алгоритм избегания препятствий, основанный на очень простом, но надежном механизме. Они предполагают, что летучая мышь просто сравнивает громкость начала эха в левом и правом ухе и поворачивает в сторону от уха, получающего самый громкий сигнал.

Когда задержка эха короче, препятствия ближе, и предполагается, что летучая мышь поворачивает резче. В ряде симуляций этот простой алгоритм успешно направлял летучую мышь в сторону от препятствий как в 2D, так и в 3D средах. Важно, что этот механизм не предполагает, что летучие мыши определяют положение препятствий по эху. Он просто полагается на относительную громкость в обоих ушах, без необходимости для мыши знать, где именно находятся препятствия.

В статье представлено первое вычислительно явное объяснение избегания препятствий в реалистичных и сложных 3D средах. Обнаружение того, что в основе этого умения может лежать действительно простой механизм, объясняет, как летучие мыши способны реагировать на приближающиеся препятствия быстро и адекватно. Более того, такая стратегия позволяет им реагировать быстрее, чем механизм, требующий обширного анализа и обработки эхо-сигналов.