Ostatnie badania sugerują, że gryzonie wykorzystują swoje ultradźwiękowe wokalizacje nie tylko do komunikacji, ale także do zmiany otoczenia w celu poprawy zmysłu węchu.
To nowatorskie odkrycie może zmienić nasze podejście do badania zachowań zwierząt i wpłynąć na rozwój nowych technologii poprzez zastosowanie wiedzy biologicznej.
Od lat pięćdziesiątych XX wieku naukowcy debatowali nad celem wokalizacji ultradźwiękowej (USV) u gryzoni. Powszechnie uważa się, że te dźwięki o wysokiej częstotliwości, niesłyszalne dla ludzi, służą jako forma komunikacji społecznej lub zalotów, przypominając nieco śpiew ptaków.
„Zjawiska tego nigdy wcześniej nie zaobserwowano ani nawet nie podejrzewano u żadnego zwierzęcia” – mówi Eduardo Mercado III, profesor psychologii w College of Arts and Sciences. „Tworzą nowe ścieżki przekazywania informacji, manipulując środowiskiem i kontrolując interakcje molekularne otaczających je cząstek”.
Radykalne implikacje badań nad gryzoniami
Gryzonie nie flirtują; badają swoje otoczenie, mówi. To radykalnie odmienny proces, a odkrycia mogą mieć dalekosiężne implikacje, począwszy od opracowania metod leczenia zaburzeń psychicznych, poprzez lepsze zrozumienie ewolucyjnych czynników napędzających wiele procesów poznawczych, aż po postęp technologiczny.
„To tak daleko odbiega od skali tego, co wiemy, że mamy wrażenie, jakbyśmy obserwowali szczury „Jedi”” – mówi Mercado. „To prawie wygląda jak magia.”
Ale dlaczego Mercado zaczęło szukać czegoś, co nigdy nie wydawało się możliwe?
Jego doświadczenie w studiowaniu śpiewu humbaków doprowadziło do zaproszenia na spotkanie na temat USV. Przeglądając istniejące badania, Mercado odkrył niespójności w zachowaniach wokalnych gryzoni, które nie pasowały do poglądu, że USV pomagają samcom wabić samice.
Łączenie USV i zachowań związanych z wąchaniem
Gryzonie eksplorują otoczenie, gładząc powierzchnie wąsami, skanując wzrokowo i nieustannie wąchając. Mercado odkrył, że badania wokalizacji, które monitorowały również wąchanie, wykazały, że gryzonie wąchały natychmiast po wyprodukowaniu każdego USV.
„Może to być zbieg okoliczności lub może sugerować, że te dwa zjawiska są ze sobą funkcjonalnie powiązane” – mówi. „Wiedziałem, że techniki wykorzystania ultradźwięków do manipulowania cząstkami są stosowane w dziedzinie wibroakustyki i od razu pomyślałem, że mogą one sprawdzić się również w przypadku zwierząt”.
Podstawy teoretyczne i zastosowania praktyczne
Wibroakustyka, czyli sztucznie wytwarzane wibracje ultradźwiękowe, powoduje gromadzenie się cząstek unoszących się w powietrzu, co skłoniło firmę Mercado do zasugerowania, że gryzonie używają USV do tworzenia skupisk zapachów wzmacniających odbiór feromonów (sygnałów chemicznych), ułatwiając w ten sposób wokaliście wykrywanie i identyfikację przyjaciół, nieznajomi i konkurenci.
Naukowcy wykorzystują wokalizacje gryzoni, zwłaszcza szczurów i myszy, jako model do badania różnych zaburzeń u ludzi, zwłaszcza tych związanych z komunikacją, zachowaniami społecznymi i przetwarzaniem emocjonalnym, w tym lęków i depresji, schizofrenii, choroby Parkinsona i autyzmu. Jeśli testy potwierdzą hipotezę Mercado, badacze będą musieli ponownie ocenić wyniki tych badań.
„Gryzonie zajmują czołowe miejsce w badaniach biologicznych” – zauważa Jessica Zhou, studentka na Uniwersytecie Harvarda i współautorka artykułu. „Gryzonie, zwłaszcza szczury i myszy, są niedocenianymi bohaterami świata nauki”.
Znaczenie ewolucyjne i potencjał technologiczny
Z ewolucyjnego punktu widzenia istnieją dowody sugerujące, że zmysł węchu wykorzystywany podczas eksploracji napędzał ewolucję bardziej wyrafinowanych procesów poznawczych, w tym uwagi i pamięci.
„Zrozumienie tego systemu może pomóc nam odkryć, jak to wszystko się zaczęło” – mówi Mercado.
To zrozumienie może również prowadzić do nowych technologii, podobnie jak zrozumienie widzenia u zwierząt nocnych przyczyniło się do opracowania gogli noktowizyjnych.
„Fakt, że nie zdawaliśmy sobie sprawy, że coś takiego jest możliwe, oznacza, że nie mamy jeszcze wiedzy na temat tego, w jaki sposób można manipulować dźwiękowo nanocząsteczkami w celu uzyskania złożonych zastosowań” – mówi Mercado. „Ale możemy mieć całkiem dużą przewagę, jeśli potwierdzimy, że natura już rozwiązała za nas problem”.
Odniesienie: „Czy gryzonie wąchają dźwiękiem?” Eduardo Mercado i Jessica Zhuo, 27 września 2024 r., Recenzje neurologiczne i biobehawioralne.
DOI: 10.1016/j.neubiorev.2024.105908
