Neurowetenschappers van de Goethe-universiteit, Frankfurt hebben een feedbacklus ontdekt die de ontvankelijkheid van de auditieve cortex moduleert voor inkomende akoestische signalen wanneer vleermuizen echolocatie-oproepen uitzenden. In een studie gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications , laten de onderzoekers zien dat de informatieoverdracht in de neurale circuits van richting veranderde tijdens de gespreksproductie. Het lijkt waarschijnlijk dat deze feedback de auditieve cortex voorbereidt op de verwachte echo's van de uitgezonden oproepen. De onderzoekers interpreteren hun bevindingen als een aanwijzing dat het belang van feedbackloops in de hersenen momenteel nog wordt onderschat.

Vleermuizen hebben een beroemd ultrasoon navigatiesysteem:ze gebruiken hun extreem gevoelige gehoor om zich te oriënteren door ultrasone geluiden uit te zenden en de daaruit voortvloeiende echo's te gebruiken om een ​​beeld van hun omgeving op te bouwen. Seba's kortstaartvleermuis (Carollia perspicillata) vindt bijvoorbeeld de vruchten die zijn favoriete voedsel zijn met behulp van dit echolocatiesysteem. Tegelijkertijd gebruiken vleermuizen hun vocalisaties ook om met andere vleermuizen te communiceren. Ze gebruiken hiervoor een wat lager frequentiebereik.

Neurowetenschapper Julio C. Hechavarría van het Institute of Cell Biology and Neuroscience aan de Goethe University en zijn team onderzoeken de hersenactiviteiten die verband houden met vocalisaties in Seba's kortstaartvleermuis. Hun meest recente studie onderzoekt hoe de auditieve cortex en de frontale kwab samenwerken bij echolocatie. De auditieve cortex verwerkt auditieve informatie en de frontale kwab is een gebied in de voorhersenen dat bij mensen wordt geassocieerd met taken die planningsacties omvatten. Om hier meer over te weten te komen, plaatsten de onderzoekers kleine elektroden in de hersenen van de vleermuizen om neurale activiteit in de frontale kwab en de auditieve cortex te registreren.

De onderzoekers slaagden erin een feedbacklus te identificeren die voorheen volledig onbekend was in het frontale kwab-auditieve cortexnetwerk van vleermuizen die echolocatie-oproepen uitzenden. Informatie stroomt normaal gesproken van de frontale kwab, waar de productie van oproepen is gepland, naar de auditieve cortex om deze klaar te maken om een ​​akoestisch signaal te verwachten. Maar er werd waargenomen dat de informatiestroom van de frontale kwab naar de auditieve cortex afnam na het uitzenden van een echolocatie-puls totdat de richting van informatieoverdracht volledig veranderde en informatie van de auditieve cortex terug naar de frontale kwab stroomde. Hechavarría veronderstelt dat deze feedbacklus de auditieve cortex voorbereidt om de geluiden die worden teruggekaatst door de echolocatie-oproep beter te ontvangen.

De neurobiologen simuleerden signalen afkomstig van de auditieve cortex door de frontale kwab elektrisch te stimuleren. De activiteit die dit opwekte in de frontale kwab had het verwachte effect dat de auditieve cortex sterker reageerde op akoestische reflecties. "Dit laat zien dat de feedbacklus die we hebben gevonden functioneel is", vat neurobioloog Hechavarría samen. Hij gebruikt de metafoor van een snelweg om het belang van deze bevindingen te illustreren:"Tot nu toe werd algemeen aangenomen dat de gegevensstroom op deze informatiesnelweg voornamelijk in één richting verloopt en dat feedbacklussen uitzonderingen zijn. Onze gegevens laten zien dat deze opvatting is hoogstwaarschijnlijk onjuist en dat feedbacklussen in de hersenen waarschijnlijk aanzienlijk belangrijker zijn dan eerder werd aangenomen."

Verrassend genoeg werd er geen uitgesproken omkering van de informatiestroom waargenomen voor vleermuisvocalisaties die voor communicatiedoeleinden werden gebruikt. "Dit kan zijn omdat de vleermuizen alleen waren in een geluiddichte en elektrisch geïsoleerde kamer en daarom geen reactie op hun oproepen verwachtten", speculeert Hechavarría voordat hij verder opmerkt:"Een van de aspecten die ons onderzoek zo interessant maakt, is dat het nieuwe manieren opent om de sociale interacties van vleermuizen te bestuderen. We willen in de toekomst op dit gebied blijven werken."