Fledermäuse ergänzen die Echolokalisierung durch mentale Karten ihrer Umgebung.
Es dauerte ungefähr zwei Wochen, bis ich im Dunkeln durch das Schlafzimmer navigieren konnte, ohne in die Ecken eines etwas übergroßen Bettrahmens zu knallen. Der Lernprozess war ein unangenehmer von Versuch und Irrtum und murmelnden Flüchen an unbelebten Objekten. Aber das liegt daran, dass ich die E-Lokalisierung nicht verwenden konnte. Die Fähigkeit, spitze Möbel durch Abprallen von hochfrequenten Geräuschen zu lokalisieren, hätte mir zahlreiche blaue Flecken erspart, aber leider gehört die Echolokalisierung - oder Biosonar - nicht zu den Werkzeugen meiner Spezies. Es ist mehr das Territorium der Fledermäuse. * Mit Biosonar können Fledermäuse mit weniger als hervorragendem Sehvermögen ihre Umgebung auf Hindernisse und Beute untersuchen. Das ist cool und alles, aber ist es wirklich genug, um einen kollisionsfreien Flug zu gewährleisten? Schließlich tummeln sie sich nicht nur in einer terrestrischen Wohnung, sondern rasen mit hoher Geschwindigkeit durch den Himmel. Es gibt nicht viel Raum für Fehler.
Wissenschaftler der Brown University vermuteten, dass Fledermäuse mehr als nur die Echoortung nutzen, um sich im Dunkeln zurechtzufinden. Arbeit mit der Spezies Eptesicus fuscus (die große braune Fledermaus) in einer im Journal of Experimental Biology veröffentlichten Studie zeigten sie, dass diese Fledermäuse ein räumliches Gedächtnis für die Gebiete behalten, durch die sie fliegen. Die Echolokalisierung hilft Fledermäusen, das Zusammenstoßen mit Bäumen und Ähnlichem zu vermeiden, liefert ihnen jedoch auch Informationen, um mentale Karten ihrer Umgebung zu erstellen. Indem Fledermäuse ihren Biosonar mit diesen Karten ergänzen, können sie einen vertrauten Kurs mit größerer Präzision und geringerem Aufwand fliegen, wodurch sie sich möglicherweise auf die Suche nach ihrer nächtlichen Insektendosis konzentrieren können.
Die große braune Fledermaus. Bild: Matt Reinbold.
Das Flugkönnen der Fledermäuse traf auf einen Hindernisparcours, der aus raumhohen Ketten bestand (d. H. Die Tiere konnten sich nicht nur unter den Ketten ducken, sie mussten einen Weg finden, um herumzukommen). Die Flugrouten für jede Testperson wurden mit Wärmebildkameras verfolgt und ihre Echolokalisierungsaktivität wurde mit einem Ultraschallmikrofon erfasst (wir werden gleich einen Grund für die Audioaufnahme finden). Nacheinander stellte sich jeder Schläger im Verlauf von sechs Tagen etwa fünf Minuten am Tag dem Hindernisparcours, und abgesehen von einer Kuriosität ** entwickelten sich alle schnell einheitliche Flugmuster. Sobald sie einen Weg durch die funktionierenden Ketten gefunden hatten, hielten sie sich im Wesentlichen daran. Zusätzlich hat sich jede Fledermaus auf einem eigenen Weg niedergelassen. Es gab keinen einzigen idealen Weg, um durch den Kurs zu navigieren, und die einzelnen Teilnehmer unterschieden sich in ihren bevorzugten Routen.
Nachdem die Fledermäuse ihre individuellen Flugwege festgelegt hatten, versuchten die Forscher, sie aus verschiedenen Teilen des Raumes in den Hindernislauf zu entlassen. Wenn die Fledermäuse nur einer Schritt-für-Schritt-Liste von Anweisungen gefolgt sind (2 Klappen nach links, dann nach rechts und dann 5 Klappen usw.), sollte der neue Startpunkt sie vollständig abwerfen. Die Fledermäuse ließen sich jedoch nicht stören und fanden leicht zu ihren einzigartigen Routen zurück, was darauf hindeutete, dass sie die Gesamtanordnung des Raumes begriffen hatten und sich somit unabhängig von ihrer Ausgangsposition orientieren konnten.
Als Fledermäuse ihre Flugmuster stabilisierten, änderte sich auch ihre Biosonar-Anrufrate. Die Echolokalisierung ist eine besondere Art, die Umgebung eines Menschen zu erfassen. Während das Sehen kontinuierlich Informationen aufnimmt, bietet die Echolokalisierung stattdessen eine Reihe von schnappschussartigen Aktualisierungen der Umgebung. Je schneller die Anrufrate, desto häufiger die Aktualisierungen. Es ist bekannt, dass Fledermäuse ihre Anrufrate erhöhen, um die dichteren Daten in überfüllten Räumen zu verwalten. In den Hindernisparcours-Experimenten verringerten sich die durchschnittlichen Anrufraten der Fledermäuse von etwa 20 Hz auf etwa 12 Hz, als sie sich an den neuen Raum gewöhnten. Bei der Erstellung ihrer internen Karten waren im Wesentlichen nicht so viele Biosonar-Updates erforderlich, um sich zurechtzufinden.
Die Autoren geben den Fledermäusen nicht nur die Freiheit, sich auf die Jagd zu konzentrieren, sondern weisen auch darauf hin, dass solche mentalen Karten ein Gewinn für den erfolgreichen Fang von Beute sein könnten. Insekten bewegen sich schnell und es ist einfacher, sie zu schnappen, wenn Sie wissen, wohin Sie gehen.
Wie lange hält das verrückte Gehirn an dieser Art von räumlicher Information fest? Nach den ersten Flugversuchen gaben die Forscher den Fledermäusen einen Monat Abstand vom Hindernisparcours, bevor sie wieder hineingeworfen wurden. Würden die Fledermäuse noch das verwenden können, was sie gelernt hatten? Wäre die Wiedereinführung wie eine Radtour oder eher wie ein Trigonometrieversuch nach der High School? Um die Dinge interessanter zu machen (ohne tatsächlich Geld zu setzen), wurde ein weiteres Element hinzugefügt. Die Hälfte der Fledermäuse wurde in den exakt gleichen Kurs zurückgebracht, den sie zuvor angetroffen hatten. Für die andere Hälfte wurde der Kurs jedoch in ein Spiegelbild von sich selbst umgestaltet.
Die Fledermäuse, die wieder in den gleichen Kurs eingeführt wurden, zeigten eine schwimmende Leistung und nahmen schnell ihre individuellen Flugwege wieder auf. Die Fledermäuse, die der Spiegelkonfiguration unterzogen wurden, hatten jedoch einige Probleme. Sie fanden zwar neue stabile Flugmuster, waren aber etwas langsam, als würde die Erinnerung an den ursprünglichen Kurs sie verwirren. Hier waren sie wieder in ihrem alten Haus, aber einige Idioten waren gegangen und hatten die Möbel herumgeschoben.
* Genauer gesagt, Fledermäuse der Unterordnung Microchiroptera, auch bekannt als Mikrobattern. Die andere Gruppe, Megabats, kommt mit normaleren Sinnen wie Sehen und Riechen aus.
** Diese besondere Fledermaus marschierte auf mehr als eine Weise zu ihrem eigenen Schlagzeuger. Er zögerte nicht, eine stabile Flugbahn zu bilden, sondern flog auch erheblich schneller als die übrigen Fledermäuse.