Flagermus skal hjælpe folk med autisme og skizofreni

De fleste arter af flagermus har et udmærket syn. Men de "ser" endnu bedre med ørerne, når det er mørkt. De har udviklet en særlig sans, baseret på hørelsen: ekkolokalisering, som gør dem helt uafhængige af synet.

Et nyt forskningsprojekt skal give vigtig viden, om hvordan flagermus præcist bruger lyd til at orientere sig med, og hvordan de kombinerer det, de sanser med ørerne, med det de ser med øjnene, når der er nok lys.

Resultaterne fra forskningen i flagermusenes adfærd, skal give mere viden om, hvordan dyr generelt kombinerer de forskellige sanseindtryk – som hørelse, syn og lugt - i deres hjerner.

Sansebombardement kan få hjernen op i for højt gear

»Studier af levende flagermus kan lære os meget om, hvordan forskellige pattedyr – også mennesker – opbygger deres indre billeder af omverden,« siger John Ratcliffe. Han er evolutions- og adfærdsbiolog ved Syddansk Universitet (SDU) og leder af forskningsprojektet, der støttes af Det Frie Forskningsråd.

John Ratcliffe og de andre forskere i projektet håber blandt andet at kunne bidrage med information, der kan bruges til at forstå mere om sygdomme som autisme og skizofreni. Folk med disse psykiske sygdomme har svært ved at fortolke mange sanseindtryk på en gang. I stedet føler de sig konstant udsat for et stort, kaotisk sansebombardement.

»Det er et sansebombardement, der får hjernens modtage- og fortolkningscentre til at konstant at køre i for højt gear,« siger John Ratcliffe.

Dyr stoler på forskellige sanser

Mange dyr stoler mest på én sans. Hos os mennesker er det synet, hos mange gnavere er det lugtesansen, og hos flagermus er det altså hørelsen.

De områder i hjernen, der styrer artens dominerende sans, udvikler sig til at være særligt store.

I forskningen generelt har man især sat fokus på at undersøge den ene dominerende sans i forbindelse med, hvordan dyr opfatter deres omgivelser. Men i det nye forskningsprojekt på SDU vil man også undersøge det faktum, at alle dyr bruger informationer fra flere sanseorganer samtidigt.

Flagermus er udvalgt i projektet til at give mere viden om, hvordan deres forskellige sanseindtryk vejes op mod hinanden og kombineres.

Flagermus er gode forsøgsdyr

Andre pattedyr kan også ekkolokalisere – altså "se" med hørelsen – for eksempel tandhvaler som delfiner, kaskelothvaler og vores hjemlige marsvin. De er bare vanskelige at bruge som forsøgsdyr i et laboratorium.

Flagermus, derimod, er perfekte forsøgsdyr, når formålet især er at forstå, hvordan dyr opfatter deres omgivelser.

»Fordi flagermus er små, er de også nemme at eksperimentere med i et laboratorium. Der efterligner forskerne dyrenes naturlige situationer, hvor de skal fange byttedyr i luften – også de, der forsøger at undslippe. Bagefter slippes flagermusene levende ud igen«, siger John Ratcliffe.

Sådan træner forskerne flagermus

En del af det nye forskningsprojekt drejer sig om at studere flagermusenes adfærd og se om det er muligt at forvirre/ændre deres sanseindtryk, hvis man træner flagermusene til at løse en bestemt opgave.

»Vi sætter forskellige figurformer op: En trekant, en cirkel eller en kugle og lader flagermusene lære dem at kende. Når det er sket, begynder vi, at belønne flagermusene for at vælge den såkaldt ”rigtige” figur, som vi vælger som den rigtige. De får små insekter for at sende lyd mod de figurer, vi har udvalgt som rigtige og nogle dårligt smagende insekter for at vælge forkert«, forklarer John Ratcliffe.

De fleste af flagermusene er vandflagermus, der jager over vand og er meget almindelige i Danmark. De fleste bliver fanget ved Odense Å med net og taget med hjem til laboratoriet. John Ratcliffe forklarer, at nogle af dem overhovedet ikke er motiverede for at lære/belønnes, De slippes hurtigt fri. Resten sættes tilbage til fri natur, når forsøgene er færdige.

Forskerne ved hvilke hjerneområder, der er involveret i behandlingen af lyd- og ekkoinformation, takket være en slags hjerne-atlas over de forskellige centre i hjernen hos flagermus. Derfor behøver forskerne ikke dræbe forsøgsdyrene og dissekere hjernen.

»Vi ved for eksempel, at hørecentret hos flagermus i midthjernen er stort i forhold til deres størrelse, sammenlignet med andre dyr, der stoler mere på deres syn – eksempelvis dagaktive fugle«, forklarer John Ratcliffe.

Flagermus skifter konstant lydsignaler

De to hovedpersoner i forskningsprojektet er John Ratcliffe og professor Annemarie Surlykke, begge fra SDU. De har samarbejdet i årevis og samordner deres forskningsresultater.

Mens John Ratcliffe koncentrerer sig om evolutionsteori og adfærdspsykologi, har Annemarie Surlykke fokus på lyd. Inklusive de mere tekniske dimensioner og anvendelsesmuligheder af resultaterne.

Lyd fornemmes meget forskellig, når lydbølgerne kastes tilbage til os. Det kender vi selv – der er forskel på lyden i et kirkerum, et tomt betonlokale og en stue med en masse tæpper og møbler.

»Det samme fornemmer flagermus. Hvad de kaster ud af lydsignaler kommer tilbage i mange udgaver – afhængigt af om de befinder sig i åbent landskab, mellem træer eller i et lukket rum«, siger Annemarie Surlykke.

Hun er i færd med at undersøge lyd-kommunikationen hos flagermus. Også hvordan den skifter, alt efter om de jager i for eksempel åbent terræn eller skov, og fra de lokaliserer et bytte, til de flyver sig ind på det.

»Nogle gange er deres lyde korte, og lyd-impulserne kommer hurtigt efter hinanden og med få pauser. Andre gange er de mere langstrakte, intense og pauserne mellem er længere. Det afhænger af terrænet, og hvad formålet med lydene er. Så flagermus har en skiftende og dynamisk sansning. Når de for eksempel skal finde et insekt, et bytte, sendes lange intense lydsignaler ud. Når byttet er fundet, skifter opgaven til helt præcist at finde det, og derfor ændres deres type af udsendte ekkolokaliserings lyde også - til korte hyppige lyde – der er de mest hensigtsmæssige i den situation«, forklarer Annemarie Surlykke.

Nu kan lydens bredde og længde måles

Som en del af de to forskeres fælles forskning er de ved hjælp af ny teknik blevet i stand til ikke bare at måle tonehøjden og varigheden af flagermusenes lyde – men også lydsignalernes retning, bredde og længde.

Det giver indsigt i, hvordan lyden opfattes, når den returneres til flagermusene – og dermed hvorfor de vælger diverse forskellige lyde.

»Det er vigtig viden om lydsignaler, både forhold til flagermus og andre arter. Det gælder i forhold til vores forståelse af integration af sansesignaler, for vi undersøger også dufte, syn m.m. – alle sansernes samspil, som er vigtigt for alle dyr og mennesker. Samt for hvordan vi mennesker også foretager dynamisk sansning alt efter opgaven«, siger Annemarie Surlykke.

Hun samarbejder også med ingeniører fra Mærsk Mc-Kinney Møller Instituttet på SDU om, hvordan den nyeste viden om ekkolokalisering bruges til at konstruere såkaldte bio-mimetiske robotter, der orienterer sig med et sonar-system som det hos flagermus.

Natsværmere hvisker – og det kan flagermus også

En del af det samlede projekt er at studere udviklingen i samspillet mellem rovdyr og byttedyr. Her har man udvalgt flagermus og natsværmere, fordi begge primært stoler på deres hørelse, men også kan bruge deres syn og andre sanser.

De fleste natsværmere siger ikke noget selv, men har ører alene for at opdage flagermus i tide til at slippe væk – troede man indtil for nylig. Men til deres store overraskelse, opdagede forskerne for et par år siden, at mange arter af natsværmere udsender meget, meget svage men stadig højfrekvente lyde, før og i forbindelse med parring. Man kan faktisk sige, at de hvisker, så kun de nærmeste kan høre det – så lavt, at de ikke risikerer at blive opdaget af flagermus. Det er hannerne, der udsender lydene.

»Natsværmerne bruger deres lydsignaler til at sikre sig mest muligt afkom. Når hannen har hvisket, og hunnen opfanget hans lyd, reagerer hun først som om det var en flagermus, hun hørte. Derfor sidder hun fuldstændig stille. Det giver størst chance for, at parringen lykkes,« fortæller Annemarie Surlykke.

John Ratcliffe supplerer:

»I mit studie handler det om grundlæggende adfærd og evolution. Da de første flagermus begyndte at blive nataktive for cirka 60 millioner år siden, udviklede de ekkolokalisering, så de kunne orientere sig i mørke.

Som forsvar udviklede de natteaktive insekter ører, der var særligt følsomme for ultralydsskrigene fra flagermus. Som modtræk til det har flere arter af flagermus udviklet ekkolokaliseringslyde, der er specielt vanskelige for insekterne at opfange. Enten fordi de er for svage – flagermus kan også hviske – eller er ved så lave eller høje frekvenser, at insekterne ikke kan opfange dem. Det er gennem millioner af år blevet en evolutionær kamp om, hvem der først udvikler de bedste evner, og får størst fordel,« forklarer han.

Forskerne jager tropiske arter og nye erkendelser

Fra art til art af flagermus er det uhyre forskelligt, i hvor høj grad de stoler alene på deres hørelse.
Annemarie Surlykke og John Ratcliffe forsker ikke bare i danske flagermus. En del af deres forskning foregår i Belize og Panama, hvor der er mange flere arter, og de tilpasser sig på spændende måder – både via deres udseende og deres ekkolokaliseringslyde.

»I Belize findes talrige arter af flagermus. Vi vil gerne udvide vores artsgrundlag for at få yderligere information. Vi ved, at for eksempel nogle arter af tropiske flagermus har store øjne og sandsynligvis primært vælger at stole på deres øjne«, fortæller Annemarie Surlykke.

For John Ratcliffe og Annemarie Surlykke er de nye lyd - og adfærdsstudier et lille skridt på vejen til endnu flere erkendelser – både om disse arter og mere generelt for andre pattedyr – også mennesker.

»På langt sigt vil mere viden om dysfunktioner i hjernen kunne bidrage til at forstå, hvordan informationer og sanseindtryk integreres i hjernen, og dermed kunne hjælpe mennesker, som har problemer,« siger John Ratcliffe.