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蝙蝠生来就知道声音的速度 以时间为单位感知猎物距离

2021-05-10 20:19 前瞻网   

 

蝙蝠生来就知道声音的速度 以时间为单位感知猎物距离

特拉维夫大学的一项新研究首次揭示,蝙蝠从出生起就知道声音的速度。为了证明这一点,研究人员从蝙蝠出生起就把它们放在一个富含氦气的环境中,在这个环境中音速高于正常速度。他们发现,不同于以距离为单位绘制世界地图的人类,蝙蝠以时间为单位绘制世界地图。这意味着蝙蝠感知昆虫的距离是9毫秒,而不是之前认为的1.5米。

这项研究发表在《美国国家科学院院刊》上。

为了确定物体在空间中的位置,蝙蝠使用声纳——它们产生的声波击中物体后反射回蝙蝠。蝙蝠可以根据声波产生和声波返回到蝙蝠身上之间的时间来估计物体的位置。这种计算取决于声速,而声速会在不同的环境条件下发生变化,比如空气成分或温度。例如,在空气炎热、声波传播更快的夏季,声速与冬季可能有近10%的差异。自从80年前在蝙蝠身上发现声纳以来,研究人员一直试图弄清楚蝙蝠是在一生中获得了测量声速的能力,还是天生就有这种感觉。

现在,由萨戈尔神经科学学院院长、生命科学学院动物学院教员Yossi Yovel教授和Eran Amichai博士(目前在达特茅斯学院学习)领导的研究人员已经成功地回答了这个问题。研究人员进行了一项实验,他们能够操纵声速。他们用氦气丰富空气成分,以提高声速,并在这种条件下抚养幼蝙蝠和成年蝙蝠。无论是成年蝙蝠还是幼蝙蝠都无法适应新的声速,并始终落在目标物体前面,这表明它们认为目标物体离它们更近了——也就是说,它们没有调整自己的行为以适应更高的声速。

这发生在正常环境下学会飞行的成年蝙蝠和在高于正常音速环境中学会飞行的幼蝙蝠身上,

研究人员得出结论,蝙蝠的声速是天生的,它们有一个恒定的感觉。“因为蝙蝠需要在出生后的短时间内学会飞行。”Yovel教授解释说,“我们假设,进化的‘选择’是为了在敏感的发育时期节省时间。”

这项研究的另一个有趣的结论是,蝙蝠实际上并不根据声速计算到目标的距离。因为它们不会调整大脑中编码声音的速度,所以它们似乎也不会把声波返回到距离单位所需时间转换成距离单位。因此,它们的空间感知实际上是基于时间而不是距离的测量。

Yossi Yovel教授表示:“这项研究最让我兴奋的是,我们能够回答一个非常基本的问题——实际上蝙蝠不测量距离,而是测量时间,从而在空间中确定自己的方向。这听起来像是语义上的差异,但我认为,这意味着它们的空间感知与人类和其他视觉生物有本质上的不同,至少当它们依赖声纳时是这样。看到进化在大脑计算策略中产生的多样性非常有趣。”

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责任编辑: 3976DBC

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