Voici ce que les chauves-souris « voient » lorsqu’elles explorent le monde avec le son

la nuit tombe sur L’Île de Barro Colorado au Panama. Une lueur dorée baigne les innombrables nuances de vert de la forêt tropicale. À cette heure enchantée, les habitants de la forêt deviennent bruyants. Des singes hurleurs grognent. Les oiseaux bavardent. Les insectes trompent leur présence à des partenaires potentiels. D’autres sons se joignent à la mêlée — des appels trop aigus pour que les oreilles humaines puissent les entendre. Ils viennent de chasseurs qui se dirigent dans la nuit: les chauves-souris.

certains de ces petits prédateurs attrapent d’énormes insectes ou même des lézards qu’ils ramènent à leurs perchoirs., Les chauves-souris détectent leur environnement et trouvent leurs proies en appelant et en écoutant les échos émis lorsque ces sons rebondissent sur des objets. Ce processus est appelé écholocation (Ek-oh-loh-KAY-shun).

C’est « un système sensoriel qui nous est un peu étranger”, explique Inga Geipel, écologiste comportementale., Elle étudie comment les animaux interagissent avec leur environnement au Smithsonian Tropical Research Institute à Gamboa, au Panama. Geipel pense que l’écholocation est une marche dans un monde de sons. ” C’est comme avoir de la musique autour de vous tout le temps », dit-elle.

en raison du fonctionnement de l’écholocation, les scientifiques pensaient depuis longtemps que les chauves-souris ne seraient pas en mesure de trouver de petits insectes assis immobiles sur une feuille. Un écho rebondissant sur un tel insecte serait noyé par le son réfléchi par la feuille, ils ont pensé.

les Chauves-souris ne sont pas aveugles., Mais ils comptent sur le son pour obtenir des informations que la plupart des animaux obtiennent avec leurs yeux. Pendant de nombreuses années, les scientifiques ont pensé que cela limitait la vision d’une chauve-souris du monde. Mais de nouvelles preuves renversent certaines de ces idées. Cela révèle comment d’autres sens aident les chauves-souris à remplir l’image. Avec des expériences et de la technologie, les chercheurs obtiennent le meilleur regard à ce jour sur la façon dont les chauves-souris « voient” le monde.

au Panama, Geipel travaille avec la chauve-souris commune aux grandes oreilles, Micronycteris microtis. « Je suis assez heureuse de ne pas pouvoir les entendre, parce que je pense qu’ils seraient de assourdissants”, dit-elle., Ces minuscules chauves-souris pèsent environ autant qu’une pièce de monnaie — cinq à sept grammes (0,18 à 0,25 once). Ils sont super moelleux et ont de grandes oreilles, Note Geipel. Et ils ont une” merveilleuse, belle  » feuille de nez, dit-elle. « C’est juste au-dessus des narines et c’est une sorte de Rabat charnu en forme de cœur. »Cette structure peut aider les chauves-souris à diriger leur faisceau sonore, elle et certains collègues ont trouvé.

Une telle pensée suggérait que les chauves-souris ne seraient pas capables d’attraper des libellules. La nuit, quand les chauves-souris sont dehors, les libellules sont « essentiellement assis dans la végétation dans l’espoir de ne pas se faire manger”, dit Geipel. Les libellules manquent d’oreilles — elles ne peuvent même pas entendre une chauve-souris venir. Cela les laisse assez sans défense alors qu’ils sont assis en silence.

Mais l’équipe a remarqué que M. microtis semble se régaler de libellules. ” Fondamentalement, tout ce qui reste sous le perchoir est du caca de chauve-souris et des ailes de libellule », a remarqué Geipel. Alors, comment les chauves-souris ont-elles trouvé un insecte sur son perchoir feuillu?,

appel et réponse

Geipel a capturé des chauves-souris et les a amenées dans une cage pour des expériences. À l’aide d’une caméra à grande vitesse, elle et ses collègues ont observé comment les chauves-souris s’approchaient des libellules collées aux feuilles. Ils ont placé des microphones autour de la cage. Ceux-ci ont suivi l’emplacement des chauves-souris pendant qu’elles volaient et faisaient des appels. Les chauves-souris n’ont jamais volé directement vers les insectes, a remarqué l’équipe. Ils plongeaient toujours sur le côté ou en dessous. Cela suggère que l’angle d’approche était la clé pour sonder leurs proies.,

pour tester cette idée, L’équipe de Geipel a construit une tête de chauve-souris robotique. Les haut-parleurs produisaient des sons, comme la bouche d’une chauve-souris. Et un microphone imitait les oreilles. Les scientifiques ont joué des appels de chauve-souris vers une feuille avec et sans libellule et ont enregistré les échos., En déplaçant la tête de chauve-souris, ils ont cartographié comment les échos ont changé avec l’angle.les chercheurs ont découvert que les chauves-souris utilisaient les feuilles comme des miroirs pour réfléchir le son. Approchez la feuille de front et les réflexions du faisceau sonore submergent tout le reste, tout comme les scientifiques l’avaient pensé. C’est similaire à ce qui se passe lorsque vous regardez directement dans un miroir tout en tenant une lampe de poche, Note Geipel. Le faisceau réfléchi de la lampe de poche vous « aveugle ». Mais se tenir sur le côté et le faisceau rebondit à un angle. C’est ce qui arrive quand les chauves-souris foncent dans un angle., Une grande partie du faisceau du sonar se réfléchit, permettant aux chauves-souris de détecter de faibles échos rebondissant sur l’insecte. « Je pense que nous savons encore si peu de choses sur l’utilisation de leur écholocation et de ce dont ce système est capable”, dit Geipel.

Les chauves-souris peuvent même être capables de faire la distinction entre des objets d’apparence similaire. Par exemple, L’équipe de Geipel a observé que les chauves-souris semblent être capables de distinguer les brindilles des insectes qui ressemblent à des bâtons. ” Ils ont une compréhension très précise d’un objet qu’ils trouvent », note Geipel.

tout le degré de précision?, D’autres scientifiques entraînent des chauves-souris dans le laboratoire pour essayer de démêler à quel point elles perçoivent clairement les formes.

chiots de la taille D’une paume

Les chauves-souris peuvent apprendre un tour ou deux, et Kate Allen est neuroscientifique à L’Université Johns Hopkins à Baltimore, Md. Elle compare les chauves-souris Eptesicus fuscus avec lesquelles elle travaille à des « petits chiots de la taille d’une paume.,” Le nom commun de cette espèce, la grande chauve-souris brune, est un peu abusif. ” Le corps est de la taille d’une pépite de poulet, mais leur envergure réelle est de 10 pouces », Note Allen.

Allen entraîne ses chauves-souris à distinguer deux objets de formes différentes. Elle utilise une méthode que les dresseurs de chiens utilisent. Avec un clicker, elle rend un son qui renforce le lien entre un comportement et une récompense ici, un délicieux ténébrion.

dans une pièce sombre recouverte de mousse anti-écho, les chauves-souris sont assises dans une boîte sur une plate-forme. Ils font face à l’ouverture de la boîte et se dirigent vers un objet devant eux. Si c’est une forme d’haltère, une chauve-souris entraînée monte sur la plate-forme et reçoit un régal. Mais si la chauve-souris détecte un cube, il devrait rester en place.

sauf qu’il n’y a en fait aucun objet., Allen trompe ses chauves-souris avec des haut-parleurs qui jouent les échos qu’un objet de cette forme refléterait. Ses expériences utilisent certaines des mêmes astuces acoustiques utilisées par les producteurs de musique. Avec un logiciel sophistiqué, ils peuvent faire sonner une chanson comme si elle avait été enregistrée dans une cathédrale echo-Y. Ou ils peuvent ajouter de la distorsion. Les programmes informatiques le font en modifiant un son.

Allen a enregistré les échos d’appels de chauve-souris rebondissant sur un véritable haltère ou un cube sous différents angles. Lorsque la chauve-souris dans la boîte appelle, Allen utilise le programme informatique pour transformer ces appels en échos qu’elle veut que la chauve-souris entende., Cela permet à Allen de contrôler le signal reçu par la chauve-souris. « Si je leur laissais l’objet physique, ils pourraient tourner la tête et avoir beaucoup d’angles”, explique-t-elle.

Allen testera les chauves-souris avec des angles qu’ils n’ont jamais ressentis auparavant. Son expérience explore si les chauves-souris peuvent faire quelque chose que la plupart des gens font facilement. Imaginer un objet, comme une chaise ou un crayon. Dans votre esprit, vous pourriez être en mesure de le retourner. Et si vous voyez une chaise assise par terre, vous savez que c’est une chaise, peu importe la direction à laquelle elle fait face.,

Les essais expérimentaux D’Allen ont été retardés par la pandémie de coronavirus. Elle ne peut aller au laboratoire que pour s’occuper des chauves-souris. Mais elle émet l’hypothèse que les chauves-souris peuvent discerner les objets même lorsqu’elles les voient sous de nouveaux angles. Pourquoi? « Nous savons qu’en les regardant chasser, ils peuvent reconnaître les insectes sous n’importe quel angle”, dit-elle.

L’expérience peut également aider les scientifiques à comprendre comment beaucoup de chauves-souris ont besoin d’inspecter un objet pour former une image mentale. Un ou deux jeux d’échos assez? Ou cela prend-il une série d’appels sous de nombreux angles?

Une chose est claire., Pour attraper un insecte en mouvement, une chauve-souris doit faire plus que de ramasser son. Il doit suivre le bug.

suivez-vous?

Imaginez un couloir bondé, peut-être dans une école avant la pandémie de COVID-19. Les enfants se précipitent entre les casiers et les salles de classe. Mais rarement les gens entrent en collision. C’est parce que quand les gens voient une personne ou un objet en mouvement, leur cerveau prédit le chemin qu’il prendra. Peut-être que vous avez réagi rapidement pour attraper un objet qui tombe. ” Vous utilisez la prédiction tout le temps », explique Clarice Diebold. C’est une biologiste qui étudie le comportement animal à L’Université Johns Hopkins., Diebold cherche à savoir si les chauves-souris prédisent également le chemin d’un objet.

comme Allen, Diebold et sa collègue Angeles Salles ont entraîné des chauves-souris à s’asseoir sur une plate-forme. Dans leurs expériences, les chauves-souris s’écholotent vers un ver de farine en mouvement. Le snack tortillant est monté sur un moteur qui le déplace de gauche à droite devant les chauves-souris. Les Photos révèlent que les têtes des chauves-souris tournent toujours légèrement en avant de leur cible. Ils semblent diriger leurs appels en fonction du chemin qu’ils attendent du ver de farine.,

Les chauves-souris font la même chose même lorsqu’une partie du chemin est cachée. Cela simule ce qui se passe lorsqu’un insecte vole derrière un arbre, par exemple. Mais maintenant, les chauves-souris changent leur tactique d’écholocation. Ils font moins d’appels parce qu’ils ne reçoivent pas autant de données sur le ver de farine en mouvement.,

dans la nature, les créatures ne se déplacent pas toujours de manière prévisible. Les scientifiques jouent donc avec le mouvement du ver de farine pour comprendre si les chauves-souris mettent à jour leurs prédictions moment par moment. Dans certains tests, le ténébrion se déplace derrière un obstacle, puis accélère ou ralentit.

Et les chauves-souris s’adapter.

lorsque la proie est cachée et apparaît un peu trop tôt ou un peu trop tard, la surprise des chauves-souris apparaît dans leurs appels, dit Diebold. Les chauves-souris commencent à appeler plus fréquemment pour obtenir plus de données. Ils semblent mettre à jour leur modèle mental sur la façon dont le ver de farine se déplace.,

cela ne surprend pas Diebold, étant donné que les chauves-souris sont des chasseurs d’insectes qualifiés. Mais elle ne tient pas non plus cette capacité pour acquise. « Des travaux antérieurs sur les chauves-souris avaient signalé qu’elles ne pouvaient pas prédire”, note-t-elle.

the booty scoop

Mais les chauves-souris ne se contentent pas de capter des informations par leurs oreilles. Ils ont besoin d’autres sens pour les aider à attraper le grub. Les chauve-souris ont de longs os minces disposés comme des doigts. Des Membranes recouvertes de poils microscopiques s’étirent entre elles. Ces poils permettent aux chauves-souris de sentir le toucher, le flux d’air et les changements de pression. Ces signaux aident les chauves-souris à contrôler leur vol., Mais ces poils peuvent aussi aider les chauves-souris avec les acrobaties de manger sur la route.

pour tester cette idée, Brittney Boublil a imaginé l’épilation du corps de chauve-souris. Neuroscientifique comportemental, Boublil travaille dans le même laboratoire Qu’Allen et Diebold. Enlever les poils d’une aile de chauve-souris n’est pas si différent de la façon dont certaines personnes se débarrassent des poils indésirables.

avant que les chauves-souris ne se déshabillent, Boublil entraîne ses grosses chauves-souris brunes à attraper un ver de farine suspendu. Les chauves-souris s’écholotent alors qu’elles volent vers la friandise. Qu’ils vont s’en emparer, ils apportent leur queue et, à l’aide de leur arrière pour ramasser le ver., Après la prise, la queue jette le prix dans la bouche de la chauve — souris-tout en volant encore. « Ils sont très talentueux”, dit-elle. Boublil capte ce mouvement à l’aide de caméras à grande vitesse. Cela lui permet de suivre le succès des chauves-souris à attraper les vers de farine.

alors il est temps pour une application de NAIR ou Veet., Ces produits contiennent des produits chimiques que les gens utilisent pour enlever les poils indésirables. Ils peuvent être durs sur la peau délicate. Alors Boublil les dilue avant d’en badigeonner sur une aile de chauve-souris. Après une ou deux minutes, elle essuie à la fois le produit chimique et les cheveux avec de l’eau tiède.

manquant ce Poil fin, les chauves-souris ont maintenant plus de mal à attraper leurs proies. Les premiers résultats de Boublil suggèrent que les chauves-souris manquent le ver plus souvent sans leur queue et leurs poils d’ailes. Les chauves-souris à poils rares passent également plus de temps à s’approcher de leurs proies., Boublil pense que ces chauves-souris ne reçoivent pas autant d’informations sur les données de flux d’air qui peuvent les aider à ajuster leurs mouvements. Cela peut expliquer pourquoi ils prennent leur temps à voler et à écholoter.

Ces nouvelles approches révèlent une image plus détaillée de la façon dont les chauves-souris « voient” le monde. De nombreuses premières découvertes sur l’écholocation-qui a été découverte dans les années 1950 — sonnent toujours vraies, dit Boublil. Mais des études avec des caméras à grande vitesse, des microphones de fantaisie et des logiciels lisses montrent que les chauves-souris peuvent avoir une vue plus sophistiquée qu’on ne le soupçonnait auparavant., Une foule d’expériences créatives aident maintenant les scientifiques à entrer dans la tête des chauves-souris d’une toute nouvelle manière.