خفاش میوه ای آویزان در گوشه غار تکان می خورد. آماده حرکت است این فضا را اسکن می‌کند تا به دنبال یک سوف آزاد بگردد و سپس پرواز می‌کند و بال‌های غشایی خود را طوری تنظیم می‌کند که زاویه نزدیکی به نقطه‌ای در کنار یکی از همنوعان فازی خود داشته باشد. در حین انجام این کار، داده های عصبی برداشته شده از مغز آن به حسگرهای نصب شده در دیواره های غار پخش می شود.

این غار ملایمی در امتداد دریای مدیترانه نیست. گروه خفاش های میوه مصری در برکلی کالیفرنیا در حال گشت و گذار در یک غار مصنوعی در آزمایشگاهی هستند که محققان برای بررسی عملکرد درونی ذهن حیوانات راه اندازی کرده اند.

محققان ایده‌ای داشتند: همانطور که خفاش در محیط فیزیکی خود حرکت می‌کند، در شبکه‌ای از روابط اجتماعی نیز حرکت می‌کند. آنها می خواستند بدانند که آیا خفاش ها از قسمت های مشابه یا متفاوت مغز خود برای ترسیم این واقعیت های متقاطع استفاده می کنند.

در یک مطالعه جدید منتشر شده در طبیعت در ماه اوت، دانشمندان نشان دادند که این نقشه ها با هم همپوشانی دارند. سلول‌های مغزی که به خفاش‌ها از موقعیت مکانی خود اطلاع می‌دهند، جزئیات مربوط به سایر خفاش‌های نزدیک را نیز رمزگذاری می‌کنند - نه تنها مکان، بلکه هویت آنها. این یافته‌ها این احتمال جالب را افزایش می‌دهد که تکامل بتواند آن نورون‌ها را برای اهداف متعدد برنامه‌ریزی کند تا نیازهای گونه‌های مختلف را برآورده کند.

نورون های مورد بحث در هیپوکامپ قرار دارند، ساختاری در اعماق مغز پستانداران که در ایجاد خاطرات طولانی مدت نقش دارد. تصور می‌شود که جمعیت خاصی از نورون‌های هیپوکامپ، که به عنوان سلول‌های مکان شناخته می‌شوند، یک سیستم ناوبری داخلی ایجاد می‌کنند. اولین بار در هیپوکامپ موش در سال 1971 توسط عصب شناس جان اوکیف شناسایی شد و سلول ها را هنگامی که حیوان در یک مکان خاص قرار دارد آتش می زند. سلول های مکان های مختلف مکان های مختلف را رمزگذاری می کنند. این سیستم به حیوانات کمک می کند تا تعیین کنند کجا هستند، کجا باید بروند و چگونه از اینجا به آنجا بروند. در سال 2014، اوکیف جایزه نوبل دریافت کرد برای کشف سلول‌های مکانی او، و در چند دهه گذشته آنها در چندین گونه نخستی از جمله انسان شناسایی شده‌اند.

با این حال، حرکت از مکانی به مکان دیگر تنها راهی نیست که یک حیوان می تواند تغییری در محیط اطراف خود تجربه کند. در خانه شما، دیوارها و مبلمان اغلب روز به روز یکسان می مانند مایکل یارتسف، که اساس عصبی رفتار طبیعی را در دانشگاه کالیفرنیا، برکلی مطالعه می کند و کار جدید را رهبری می کند. اما زمینه اجتماعی فضای زندگی شما می تواند به طور منظم تغییر کند.

یارتسف گفت: «اگر مردم وارد شوند، در اطراف حرکت می کنند، تعامل دارند. جایی که آن افراد در آن قرار دارند و ماهیت رابطه شما با هر فرد بر نحوه حرکت شما در فضا تأثیر می گذارد. او گفت: «محیط فضایی بسیار پویا است، اما نه به این دلیل که دیوارها در حال حرکت هستند.

یارتسف فکر می کرد که از آنجایی که محیط اجتماعی یک ویژگی دائماً در حال تغییر محیط فیزیکی است، اطلاعات مربوط به آن ممکن است در سلول های مکان رمزگذاری شود. اما هیچ آزمایش مستقیمی در یک محیط بسیار اجتماعی، مانند کلنی خفاش میوه، انجام نشده بود.

یارتسف گفت: «این جنبه خاص [محیط زیست]، که در زندگی همه ما ذاتی است، قبلا هرگز مورد مطالعه قرار نگرفته بود.

یارتسف و همکار فوق دکترا برای به دست آوردن بینشی در مورد اینکه چگونه مغز ممکن است در محیط اجتماعی حرکت کند. آنجلو فورلی به خفاش‌های میوه مصری که قبلاً در مطالعات سیم‌کشی ناوبری مغز استفاده کرده بودند، نگاه کردند.

در آزمایشگاه یارتسف، آنها یک غار مصنوعی ساختند: یک اتاق پرواز به اندازه اتاق نشیمن که برای اندازه‌گیری فعالیت مغزی خفاش‌ها و ردیابی رفتار آنها طراحی شده بود. پنج تا هفت خفاش در هر زمان می‌توانند آزادانه در اطراف اتاق پرواز کنند، اتاقی که با فوم مرطوب‌کننده صدا پوشانده شده بود و به سوف و میوه برای خوردن مجهز شده بود. برای دنبال کردن حرکات سه بعدی دقیق خفاش‌ها، محققان یقه‌هایی را با شتاب‌سنج‌ها و برچسب‌های متحرک - اصلاح‌شده از سیستم‌های مورد استفاده برای ردیابی بسته‌ها در انبارها - که با حسگرهای نصب شده در دیوارهای اتاق ارتباط برقرار می‌کردند، تجهیز کردند. این تیم همچنین الکترودهای کوچکی را در مغز خفاش ها کاشت تا به صورت بی سیم شلیک نورون های هیپوکامپ را در حین پرواز حیوانات در اطراف محفظه خود و تعامل با یکدیگر ضبط کنند.

محققان تمام این تلاش های مفصل را در مجموعه آزمایشی خود انجام دادند تا بتوانند تعاملات اجتماعی خود به خودی خفاش ها را بررسی کنند، که احتمالاً مانند آنهایی است که در طبیعت تجربه شده است. این بدان معناست که تا حد زیادی خفاش ها را بدون دخالت انسان به حال خود رها می کنند.

یارتسف گفت: "ایده فقط این بود که انسان ها را از اتاق بیرون ببریم."

همانطور که انتظار می رفت، سلول های مکانی برای یک خفاش مشخص، فعالیت خود را بر اساس موقعیت خفاش در غار تغییر دادند. هنگامی که خفاش در یک نقطه خاص قرار داشت، سلول‌های مکانی بیشتر شلیک می‌کردند، در حالی که برخی دیگر زمانی که خفاش در جای دیگری بود، شلیک خود را افزایش دادند.

وجود یا عدم حضور خفاش های دیگر نیز بر شلیک نورون ها تأثیر گذاشت. وقتی خفاشی برای فرود وارد می‌شد، سلول‌های مکان بسته به اینکه در محل فرود همپایی وجود داشته باشد، رفتار متفاوتی داشتند. علاوه بر این، به نظر می‌رسد که نورون‌ها هویت خفاش‌های خاصی را رمزگذاری می‌کنند و دوستان را از آشنایان متمایز می‌کنند. اگر خفاشی در کنار یک تماس اجتماعی نزدیک فرود بیاید، نورون‌ها رفتار متفاوتی نسبت به خفاشی دارند که زمان زیادی را با آن نمی‌گذراند.

به طور خلاصه، به نظر می رسید که سیستم ناوبری خفاش ها وظیفه مضاعف را به عنوان یک نقشه اجتماعی انجام می دهد. پستانداران فقط در اطراف خانه خود حرکت نمی کردند - آنها همچنین از همان سلول های مغزی برای ردیابی افرادی که در محل هستند استفاده می کردند.

این متخصص علوم اعصاب رفتاری گفت: «[محققان] با توجه به مطالعه علوم اعصاب یک رفتار طبیعی، آن را از پارک خارج کردند. اندی الکساندر از دانشگاه کالیفرنیا، سانتا باربارا، که در این مطالعه شرکت نداشت.

این کشف بلافاصله سؤالاتی را در مورد اینکه آیا این استفاده مجدد از سلول های مکان هیپوکامپ فراتر از خفاش های میوه مصری در تکامل مغز اجتماعی اعمال می شود، ایجاد کرد. هیپوکامپ یک ساختار مغز باستانی است: در بین پستانداران با شیوه های زندگی و درجات اجتماعی متنوع، از پلاتیپوس تا حد زیادی منفرد گرفته تا افراد بسیار اجتماعی، به شدت محافظت می شود. این امکان وجود دارد که سیستم ناوبری هیپوکامپ محیط اجتماعی را به طور مشابه در بین گونه ها ثبت کند. با این حال، به همان اندازه ممکن است که مدار مکان این هدف دوگانه را فقط در خفاش میوه مصری تکامل داده باشد. فقط تحقیقات اضافی می تواند شکاف ها را پر کند.

یافته ها فراتر از نقشه اجتماعی است. الکساندر گفت: آنها همچنین با مفهوم انتخاب ترکیبی مطابقت دارند: این ایده که از نظر محاسباتی کارآمدتر است که نورون های منفرد بتوانند چندین ویژگی محیط را رمزگذاری کنند.

فورلی گفت، از این نظر، هیپوکامپ ممکن است مانند یک کارت گرافیک قدرتمند در رایانه باشد که می تواند کاربردهای زیادی داشته باشد، از رندر کردن گرافیک برای بازی های ویدیویی گرفته تا انجام محاسبات یادگیری ماشین. هیپوکامپ ممکن است در انواع خاصی از محاسبات عالی باشد و ممکن است توانایی اصلاح یا برنامه ریزی توسط تکامل را داشته باشد.

الکساندر گفت: «ما به طور کلاسیک فکر می‌کنیم که هیپوکامپ دارای این سلول‌های [مکانی] است که مکان‌های خاصی در فضا را کد می‌کنند. اما من فکر می‌کنم بیشتر و بیشتر در حال کشف این موضوع هستیم که در واقع بسیار سازگار و انعطاف‌پذیر است و هیپوکامپ بسته به آنچه به آن ارائه می‌دهید، برای انواع چیزها رمزگذاری می‌کند.

کوانتوم در حال انجام یک سری نظرسنجی برای ارائه خدمات بهتر به مخاطبانمان است. ما را بگیر نظرسنجی خواننده زیست شناسی و شما برای برنده شدن رایگان وارد خواهید شد کوانتوم کالا