Il pipistrello è addestrato a rimanere fermo su una piattaforma e a seguire un bersaglio in movimento. Il bersaglio (vermi della farina) è legato a un anello di lenza collegato a un motore rotativo, permettendoci di controllare il movimento del bersaglio. Mentre il pipistrello svolge questo compito, microfoni che registrano vocalizzazioni ed echi sonar, e le registrazioni neurali vengono raccolte. Credito:Melville J. Wohlgemuth et al., JNeurosci (2017)
Il mesencefalo del pipistrello è organizzato in modo univoco per facilitare la rapida integrazione delle informazioni sensoriali e motorie necessarie per tracciare la preda utilizzando il sonar biologico, secondo le registrazioni neurali di pipistrelli selvatici ottenute durante gli esperimenti di laboratorio descritti in Il Giornale delle Neuroscienze .
Il collicolo superiore (SC) è una struttura a strati nel cervello dei mammiferi che utilizza le informazioni sensoriali per orientare l'animale in una posizione particolare nel suo ambiente. La SC è stata ben studiata in specie che si affidano principalmente alla visione per svolgere questo compito, e quasi interamente in ambienti artificiali che precludono la comprensione della funzione SC durante i comportamenti naturalistici. Poiché i pipistrelli usano l'ecolocalizzazione (il processo di emissione del suono e di elaborazione degli echi) per navigare nel loro ambiente, Melville Wohlgemuth e colleghi hanno studiato come l'input uditivo e l'output vocale potrebbero influenzare l'organizzazione e la funzione della SC in questi animali.
Gli autori hanno registrato l'attività SC da quattro grandi pipistrelli marroni mentre manipolavano la posizione di una preda intorno a una stanza scarsamente illuminata. Confrontando i cambiamenti nell'attività neurale dei pipistrelli con le loro vocalizzazioni ed echi, hanno trovato neuroni sensoriali e motori in tutti gli strati SC.
Questa scoperta contribuisce alle specie precedentemente studiate in cui questi diversi tipi di neuroni sono separati, e l'integrazione avviene attraverso i livelli. Anche l'attività di SC è cambiata quando i pipistrelli si sono avvicinati alla preda, che possono supportare la localizzazione di un bersaglio a distanze ravvicinate quando le richieste di elaborazione sono elevate.
Da sinistra a destra, quattro fotogrammi di un video ad alta velocità (500 fps) mentre il pipistrello segue e intercetta il bersaglio. In questo compito, un pipistrello è addestrato a rimanere fermo su una piattaforma e a seguire un bersaglio in movimento usando l'ecolocalizzazione. Questi quattro fotogrammi sono presi durante le fasi finali dell'intercettazione del bersaglio. Credito:Melville Wohlgemuth