Как летучие мыши выделяют цель среди помех

Исследователи из Университета Брауна и Республики Грузия выяснили, как летучие мыши могут фиксироваться на цели, почти мгновенно учитывая и игнорируя другие объекты вокруг. Результаты опубликованы в журнале Science.

Ключевой механизм заключается в работе нейронов. Мыши разделяют каскад эхо от своих сонарных импульсов, различая изменения амплитуды (интенсивности звука) между разными частями каждого эха с точностью до 1.5 децибел. Это позволяет определить, является ли объект целью или фоновой помехой.

Минимального изменения амплитуды достаточно, чтобы вызвать задержку в нейронном ответе на эхо. Эта задержка, всего в 3 микросекунды, сообщает мыши, что объект присутствует, но не является основной целью. Процесс можно сравнить с использованием двух экранов: главный фиксируется на цели, а вторичный отмечает окружающие объекты, но не задерживается на них.

"Всё, что летучая мышь «видит» с помощью сонара, основано исключительно на времени нейронных ответов", — пояснил профессор нейробиологии Джеймс Симмонс.

Роль гармоник. Звуковые импульсы (чириканье) мышей обычно содержат две гармоники. Мышь создает "ментальный отпечаток" изданного звука и ожидаемого эха. Если "отпечатки" совпадают точно, цель обрабатывается и формируется её образ. Однако, если вторая гармоника в эхе слабее, нейронный ответ задерживается, сигнализируя о фоновом объекте.

"Летучая мышь делает с помехами то же, что и камера: она их расфокусирует, чтобы цель оставалась четко определенной и в фокусе", — добавил Симмонс.

Исследование также показало, что "слепая зона", в которой мышь не может отличить цель от помех, составляет всего 50 миллисекунд.

Эта работа важна для совершенствования маневренности автономных аппаратов с сонарным наведением и улучшения их способности удерживать цель в плотной, отвлекающей обстановке.