Исследование летучих мышей для нейронауки
Доктор Йосси Йовель из Тель-Авивского университета создает первую в мире колонию летучих мышей, рожденных и выращенных в неволе, для изучения их поведения, когнитивных способностей, социальной иерархии, коммуникации и памяти.
Мыши, свободные для фуражировки снаружи, оснащаются высокотехнологичными датчиками (GPS и ультразвуковые микрофоны) для отслеживания их активности. В новой лаборатории также есть специальные «летные комнаты» с акустическим оборудованием для анализа сонара.
Исследования, опубликованные в журналах Science и PLoS Biology, уже раскрывают секреты обработки мозгом времени и звука. Эта работа может вдохновить разработки в робототехнике, сенсорах и сонарных технологиях.
Нейроэкология: нейронаука в полевых условиях
Летучие мыши обладают эхолокацией — «шестым чувством». Они испускают ультразвуковые «сигналы» для идентификации объектов по форме возвращающегося звука. Способность мозга мыши измерять время с точностью до сотен наносекунд и расстояние с точностью до миллиметра остается загадкой.
Раньше датчики были слишком тяжелы для мышей (часто весом ≤30 г). Новые датчики весом <5 г и системы GPS позволяют наблюдать за животными в естественных условиях в рамках «нейроэкологии».
Колония в ТАУ — «импринтинговая»: мыши рождены в лаборатории, возвращаются в искусственные укрытия, но свободно кормятся снаружи, как дикие особи. В будущем планируется оснастить их камерами и портативными ЭЭГ-устройствами.
Высокоскоростное восприятие
«Летные комнаты» оборудованы более чем 100 ультразвуковыми микрофонами и высокоскоростными камерами для изучения работы мозга, который обрабатывает информацию быстрее любой машины.
«Летучие мыши должны принимать сверхбыстрые решения, преследуя крошечных насекомых на скорости до 50 км/ч», — говорит Йовель.
Точность биосонара позволяет мышам идентифицировать типы растений. Исследуется возможность идентификации друг друга по уникальным «звуковым картинам». Ключевой вопрос — скорость обработки этой информации.
«Мы не понимаем, как нейроны, работающие в масштабе миллисекунд, могут измерять время с точностью до сотен наносекунд. Поскольку летучие мыши издают сонарные сигналы, которые можно записать и проанализировать, у нас есть окно в их мозг», — объясняет Йовель.
Исследование может выявить, управляет ли кодированием времени специфическая нейронная сеть. Помимо приложений в сонарных технологиях, оно помогает понять пределы и функционирование мозга. Впервые предпринимаются попытки измерить активность мозга летучих мышей с помощью фМРТ.