蝙蝠的时间令人惊讶的“超短”:他们知道出生的声音速度

Pipistrelle Bat飞行

一项新的特拉维夫大学研究首次揭示了蝙蝠从出生时知道声音的速度。为了证明这一点,研究人员将蝙蝠从富含氦气的环境中提出,声音速度高于正常的环境。他们发现与人类以距离为单位映射世界,蝙蝠以时间为单位绘制世界。这意味着蝙蝠认为昆虫在距离九毫秒的距离,而不是一个半米,直到现在。

Yossi Yovel蝙蝠

Yossi Yovel教授。资料来源:特拉维夫大学

这项研究发表在PNAS

为了确定东西在空间中的位置,蝙蝠使用声纳 - 它们产生击中物体的声波,并反射回蝙蝠。蝙蝠可以基于在产生声波的那一刻之间存在的时间来估计对象的位置,并且它返回到蝙蝠的那一刻。该计算取决于声速,其可以在不同的环境条件下变化,例如空气组合物或温度。

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,还是天生就有这种持续不断的感觉。

现在,由Yossi Yovel教授领导的研究人员是神经科学教授和生命科学学院和他的前博士生Eran Amichai博士(目前在Dartmouth College学习)的教授和生命学院的教授。在回答这个问题时。

Yossi Yovel.

Yossi Yovel教授。资料来源:特拉维夫大学

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,并始终在目标物体前面着陆,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。

因为这两者都发生在成年蝙蝠中,这些蝙蝠学会了在正常的环境条件下飞行,所学会在具有高于正常的声音环境中飞行的幼崽,研究人员得出结论,声音速度的速度在蝙蝠是天生的 - 他们有一个不变的感觉。“Because bats need to learn to fly within a short time of their birth,” explains Prof. Yovel, “we hypothesize that an evolutionary ‘choice’ was made to be born with this knowledge in order to save time during the sensitive development period.”

这项研究的另一个有趣的结论是,蝙蝠实际上没有根据声音的速度计算与目标的距离。因为他们没有调整他们的大脑中编码的声音速度,所以它们似乎也不会翻译声波返回到距离单位所需的时间。因此,它们的空间感知实际上基于时间的测量而不是距离。

Yossi Yovel教授:“这项研究最兴奋的是,我们能够回答一个非常基本的问题 - 我们发现实际上蝙蝠不衡量距离,而是时间,以时空地定位。这可能听起来像一个语义差异,但我认为这意味着他们的空间感知从根本上与人类和其他视觉生物的基本不同,至少在他们依赖声纳。看看它产生的脑计算策略是如何不同的进化是令人着迷的。“

参考文献:“蝙蝠依靠先天声速进行回声定位”,作者Eran Amichai和Yossi Yovel, 2021年5月5日,国家科学院的诉讼程序
DOI:10.1073 / PNAS.2024352118

1条评论蝙蝠惊人的时间“超感”:它们从出生就知道声速

  1. 有意义。蝙蝠直播/飞/狩猎;利用/在三维框架[over]时间内运行;当发送和返回之间的时间延迟=距离作为频率(多普勒)函数的距离,作为第一“脉冲”。但他们在狩猎时举动。它们连续发出这些脉冲,并在算法固定范围内移位(Glissandi +/-)频率,其中差分返回率将“图像”,图像大小,配置和精确位置=“调谐为”到“流体”“ 环境。以这种方式,蝙蝠可以从飞蛾云中挑出一个特定的多汁的飞蛾。作为我伟大的叔叔,托马斯·亚瑟,ownined:“悄悄地学习,看着自然/夜晚关闭,看起来很友好,当然,它也有助于有一个示波器和频闪。”这个“Batty”范式(再次访问“愿景”/导航成立了现代声纳的基础。

    另一方面,人类有基于身体部位(拇指、手和脚)的尺寸/距离感,“看到”三维空间,但(太)经常限制他们的空间感(最后的边界),他们的基本感知和推理能力在二维空间(X/Y)。也就是说:线性,而不是“协调”或整合的“空间”(X/Y/Z[over]TIME)。

    眼架(造船工人和伐木工的术语)是一个重要的例外。一些造船师可以在40英尺的范围内检测到1/32英寸的差异,沿着成品木材的边缘。一些伐木工可以(现在仍然)用同样的方法估计出一棵树的高度在一英寸或两英寸内。

    无论如何…照亮。认知失调的一个例子是:我有这样一种“印象”:媒介越密集,声音通过它的速度就越快。试试“砖墙”方法。你可以在家里试试:如果有一堵砖墙,让朋友站在墙的一头,自己站在墙的另一头。把你的右耳朵贴在墙上。让他的朋友用一个大的金属汤勺敲打墙壁。在声音到达左耳之前,你会听到右耳(墙侧)的声音。去和你的朋友吃一碗汤当午餐,说到这个,走廊上的落地钟敲响了晚餐时间。我知道它在前面的走廊里因为我上次从前门进来时,看到过它。记忆有它的补偿……

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