I neuroscienziati della Goethe University di Francoforte hanno scoperto un circuito di feedback che modula la ricettività della corteccia uditiva ai segnali acustici in arrivo quando i pipistrelli emettono chiamate di ecolocalizzazione. In uno studio pubblicato sulla rivista Nature Communications , i ricercatori mostrano che il trasferimento di informazioni nei circuiti neurali coinvolti ha cambiato direzione nel corso della produzione della chiamata. Sembra probabile che questo feedback prepari la corteccia uditiva per gli echi previsti delle chiamate emesse. I ricercatori interpretano i loro risultati come un'indicazione che l'importanza dei circuiti di feedback nel cervello è attualmente ancora sottovalutata.

I pipistrelli hanno notoriamente un sistema di navigazione a ultrasuoni:usano il loro udito estremamente sensibile per orientarsi emettendo suoni ultrasonici e usando gli echi che ne risultano per costruire un'immagine del loro ambiente. Ad esempio, il pipistrello dalla coda corta di Seba (Carolia perspicillata) trova i frutti che sono il suo cibo preferito usando questo sistema di ecolocalizzazione. Allo stesso tempo, i pipistrelli usano anche le loro vocalizzazioni per comunicare con altri pipistrelli. Usano una gamma di frequenze leggermente inferiore per questo scopo.

Il neuroscienziato Julio C. Hechavarría dell'Istituto di biologia cellulare e neuroscienze dell'Università di Goethe e il suo team stanno studiando le attività cerebrali associate alle vocalizzazioni nel pipistrello dalla coda corta di Seba. Il loro studio più recente indaga come la corteccia uditiva e il lobo frontale lavorano insieme nell'ecolocalizzazione. La corteccia uditiva elabora le informazioni uditive e il lobo frontale è una regione del proencefalo associata, negli esseri umani, a compiti che includono azioni di pianificazione. Per saperne di più, i ricercatori hanno inserito minuscoli elettrodi nel cervello dei pipistrelli per registrare l'attività neurale nel lobo frontale e nella corteccia uditiva.

I ricercatori sono riusciti a identificare un circuito di feedback che in precedenza era stato del tutto sconosciuto nella rete del lobo frontale e della corteccia uditiva dei pipistrelli che emettevano chiamate di ecolocalizzazione. Le informazioni normalmente fluiscono dal lobo frontale, dove è pianificata la produzione di chiamate, alla corteccia uditiva per prepararla ad aspettarsi un segnale acustico. Ma è stato osservato che il flusso di informazioni dal lobo frontale alla corteccia uditiva è diminuito dopo l'emissione di un impulso di ecolocalizzazione fino a quando la direzione del trasferimento delle informazioni non è cambiata completamente e le informazioni sono rifluite dalla corteccia uditiva al lobo frontale. Hechavarría ipotizza che questo ciclo di feedback prepari la corteccia uditiva a ricevere meglio i suoni riflessi dalla chiamata di ecolocalizzazione.

I neurobiologi hanno simulato i segnali provenienti dalla corteccia uditiva stimolando elettricamente il lobo frontale. L'attività che questo ha generato nel lobo frontale ha avuto l'effetto atteso di indurre la corteccia uditiva a rispondere più fortemente alle riflessioni acustiche. "Questo dimostra che il circuito di feedback che abbiamo trovato è funzionale", riassume il neurobiologo Hechavarría. Riprende la metafora di un'autostrada per illustrare il significato di questi risultati:"Finora si credeva generalmente che il flusso di dati su questa superstrada dell'informazione corresse principalmente in una direzione e che i circuiti di feedback fossero delle eccezioni. I nostri dati mostrano che questo punto di vista è molto probabilmente errato e che i circuiti di feedback nel cervello sono probabilmente considerevolmente più significativi di quanto ipotizzato in precedenza."

Sorprendentemente, non è stata osservata alcuna pronunciata inversione del flusso di informazioni per le vocalizzazioni dei pipistrelli utilizzate a fini di comunicazione. "Questo potrebbe essere dovuto al fatto che i pipistrelli erano soli in una camera insonorizzata ed elettricamente isolata e quindi non si aspettavano una risposta ai loro richiami", ipotizza Hechavarría prima di notare:"Uno degli aspetti che rende il nostro studio così interessante è che apre nuovi modi per studiare le interazioni sociali dei pipistrelli. Vogliamo continuare a lavorare in questo settore in futuro."