Studi yang diterbitkan dalam jurnal hari ini Kimia Pertama-tama Anda bisa melihat sekilas bagaimana otak mamalia sosial menangani interaksi jenis kelompok kompleks ini.

Dalam studi ini, seorang ahli saraf di University of California, Berkeley menggunakan perekam saraf nirkabel ke otak ketika kelelawar buah Mesir berinteraksi secara bebas dalam kelompok, kadang-kadang saling menyuarakan dengan gonggongan bernada tinggi dan gerutuan.

“Sebagian besar penelitian tentang komunikasi, terutama vokalisasi, biasanya dilakukan pada satu hewan atau sepasang hewan, tetapi pada dasarnya tidak dalam kelompok nyata,” kata salah satu penulis utama studi tersebut.Maimon Rose, mahasiswa pascasarjana di NeuroBat Lab , dikatakan. Universitas California, Berkeley. “Tetapi banyak mamalia sosial, termasuk manusia, biasanya berinteraksi dalam kelompok. Rubah terbang Mesir terutama suka berinteraksi dalam koloni besar.”

Dengan melacak kelelawar mana yang bersuara sekaligus mengukur aktivitas saraf secara real-time pada kelelawar yang bersuara dan mendengarkan, para peneliti menemukan bahwa neuron di korteks frontal kelelawar dilakukan oleh mereka sendiri dan orang lain. mendengar. Juga, bagaimana kelelawar dibedakan di antara individu yang berbeda dalam kelompok.

Ketika mereka membandingkan catatan saraf antara kelelawar yang berbeda, mereka juga menemukan bahwa aktivitas otak menjadi sangat berkorelasi ketika kelelawar mengucapkan. Anehnya, mereka menemukan bahwa komunikasi yang dihasilkan oleh kelelawar “lebih ramah” (kelelawar yang menghabiskan lebih banyak waktu di dekat orang lain) memiliki tingkat korelasi yang lebih tinggi di seluruh otak anggota kelompok.

“Studi ilmu saraf lain telah berusaha untuk memeriksa fragmen kecil dari interaksi ini secara individual. Misalnya, satu studi melihat bagaimana neuron bereaksi ketika orang lain berbicara, dan studi lain melihat bagaimana neuron bereaksi ketika individu berbicara,” kata senior. peneliti. Penulis Michael Yartsev, Associate Professor Neurobiologi dan Bioteknologi, University of California, Berkeley. “Ini adalah studi pertama yang benar-benar menggabungkan semua faktor ini untuk mendapatkan gambaran lengkap tentang komunikasi dalam kelompok sosial.”

Ribuan teman sekamar berkelahi

Seperti manusia, kelelawar buah Mesir adalah makhluk yang sangat sosial. Setelah malam yang panjang lebih dari 10 mil penerbangan untuk mencari buah yang matang, hewan nokturnal ini, bersama ratusan atau ribuan kelelawar lainnya, berdesakan di gua-gua sempit dan celah-celah di siang hari. Tidak mengherankan, penelitian telah menunjukkan bahwa kelelawar ini biasanya berbicara untuk bersaing memperebutkan makanan, ruang tidur, dan upaya kawin.

“Kelelawar ini berumur sangat panjang dan hidup sekitar 25 tahun. Pada dasarnya, hidup mereka dihabiskan untuk kehidupan sosial kelompok ini,” kata Yartsev. “Jadi kemampuan untuk hidup bersama dalam kelompok dan berkomunikasi satu sama lain adalah fitur unik dari kehidupan mereka.”

Bahkan di lingkungan lab, kelelawar tampaknya lebih menyukai kenyamanan kerumunan dan biasanya menghabiskan sebagian besar waktunya dengan rapat dan saling menekan secara fisik. Khususnya, kecuali bunyi klik akibat ekolokasi, kelelawar buah Mesir tidak terlibat dalam komunikasi jarak jauh dan tampak berbicara dengan kelelawar lain hanya ketika berkumpul bersama. ..

“Kunjungi gua kelelawar ini dan lihat puluhan ribu hewan,” kata Yartsev. “Jadi, sungguh tidak masuk akal jika seekor kelelawar menyeberangi gua dan meneriaki kelelawar lain.”

Kelelawar memiliki kebiasaan berbicara hanya dalam kelompok sosial yang padat penduduk, menjadikannya target ideal untuk mempelajari komunikasi kelompok. Jika Anda memanggil saat kelelawar berada di kawanan, panggilan tersebut kemungkinan menunjukkan bahwa komunikasi sosial sedang berlangsung. Namun, perilaku ini juga merupakan salah satu dari banyak tantangan teknis bagi tim peneliti, kata Boaz Styr, peneliti postdoctoral di NeuroBat Lab, salah satu penulis utama studi tersebut.

“Salah satu masalah besar adalah mencoba mengidentifikasi kelelawar mana yang berbicara, karena mereka menghabiskan banyak waktu dan terkadang mengaburkan satu sama lain,” kata Styr. “Meskipun kamera resolusi tinggi merekam pada sudut yang berbeda dan banyak mikrofon, mungkin sulit untuk menentukan dengan tepat kelelawar mana yang memanggil pada titik apa.”

Selama percobaan, 4-8 kelelawar dapat berinteraksi secara bebas di dalam kandang gelap laboratorium dan berbicara secara spontan. Tim telah mengembangkan sensor getaran nirkabel yang dapat dikenakan di leher seperti kalung dan mendeteksi getaran yang terjadi saat kelelawar melakukan panggilan telepon, untuk menentukan kelelawar mana yang membuat setiap vokalisasi.

“Sensor getaran ini, dikombinasikan dengan kemampuan untuk merekam data saraf dari beberapa kelelawar secara nirkabel pada saat yang bersamaan, memungkinkan kelelawar untuk bergerak bebas dan berkomunikasi secara spontan,” katanya. “Sangat sulit untuk menyatukan semua hal teknis ini, tetapi saya dapat mengajukan pertanyaan yang sangat penting ini.”

Neuron untuk diri sendiri dan orang lain

Dalam serangkaian percobaan, para peneliti mengizinkan kelompok yang terdiri dari empat atau lima kelelawar untuk berinteraksi secara bebas di kandang gelap lab, sambil dengan hati-hati memantau vokalisasi dan aktivitas otak setiap kelelawar.

Mereka memiliki satu set neuron terpisah di dalam korteks prefrontal masing-masing kelelawar, area yang diketahui terlibat dalam memediasi perilaku sosial hewan dan manusia, tergantung kelelawar mana dalam kelompok yang bersuara. Dengan kata lain, vokalisasi dari satu kelelawar merangsang aktivitas satu set neuron, dan vokalisasi dari kelelawar lain merangsang set neuron lainnya. Korelasi ini begitu kuat sehingga peneliti dapat menentukan kelelawar mana yang disuarakan secara murni dengan memeriksa aktivitas saraf kelelawar lain setelah mengidentifikasi rangkaian neuron mana yang sesuai dengan kelelawar mana. Saya dapat mengidentifikasinya.

“Yang dipedulikan oleh neuron individu ini adalah, ‘Apakah saya sedang menelepon? Atau ada orang lain yang menelepon?’. Jenis ucapan apa pun,” katanya. “Neuron lain sensitif hanya ketika kelelawar tertentu dalam kelompok itu berbicara.”

Studi awal di NeuroBat Lab menunjukkan bahwa otak sepasang kelelawar cenderung sinkron saat bersosialisasi. Dalam penelitian ini, penulis menemukan bahwa seluruh grup disinkronkan selama komunikasi suara. Efek ini tidak terlihat ketika kelelawar mendengar reproduksi suara yang sama, menunjukkan bahwa fenomena ini khas untuk komunikasi aktif antara anggota kelompok.

Menariknya, tingkat korelasi antara otak anggota kelompok tampaknya bergantung pada kelelawar mana yang berbicara, dan beberapa kelelawar memiliki sinkronisasi yang lebih kuat dengan individu tertentu. Anehnya, pola diensefalik ini berlangsung selama berminggu-minggu dan mungkin mewakili hubungan sosial yang stabil antar individu.

Untuk lebih memahami bagaimana dinamika sosial mempengaruhi aktivitas otak, para peneliti telah mengizinkan delapan kelelawar untuk berinteraksi secara bebas di kandang yang lebih besar.Kami melakukan serangkaian percobaan. Selain memantau vokalisasi dan aktivitas saraf setiap kelelawar, mereka juga melacak posisi spasial setiap kelelawar sehubungan dengan kelelawar lain dalam kelompok.

“Kelelawar dapat mengenali kelelawar individu lain dan memiliki hubungan sosial yang stabil, bahkan dalam berbagai situasi dalam jangka waktu yang lama,” kata Rose. “Dan karena kelompok kelelawar ini, kami memutuskan untuk melacak lokasi mereka di area yang lebih luas untuk melihat apakah mereka bisa memberi tahu kami tentang hubungan sosial mereka.”

Mereka menghabiskan hampir seluruh waktu mereka dengan sebagian besar kelelawar “in-cluster” berkumpul dengan kelelawar lain, sementara beberapa kelelawar “out-cluster” menghabiskan lebih banyak waktu terpisah dari kelompok. Yang mengejutkan, tim juga menemukan bahwa kondisi kelelawar di dalam dan di luar cluster mempengaruhi aktivitas saraf kelelawar lain selama vokalisasi.

“Kami menemukannya Kapan Kelelawar dalam kelompok menyuarakan, lebih akurat menetralkan identitas kelelawar lain, dan memunculkan tingkat sinkronisasi otak yang jauh lebih tinggi di dalam kelompok, “kata Rose. Selama proses berlangsung, perilaku kelelawar di luar cluster tampaknya benar-benar menggeser ekspresi saraf di otak kelelawar lain. “

Menurut Yartsev, memahami dasar saraf mengapa beberapa individu dapat dengan mudah menavigasi hampir semua situasi sosial sementara yang lain secara konsisten dibuang atau disalahpahami adalah manusiawi, yang dapat berdampak signifikan pada peningkatan kesehatan mental Anda. Dia berharap penelitian ini akan menginspirasi ahli saraf untuk melihat lebih komprehensif komunikasi kelompok dalam mamalia sosial lainnya.

“Dalam ilmu saraf, kami sering ingin mengambil pendekatan yang disederhanakan dan fokus pada satu komponen dari proses yang kompleks pada satu waktu,” kata Yartsev. “Tetapi pada kenyataannya, dunia masyarakat itu kompleks. Ketika kita menghabiskan waktu bersama teman, setiap interaksi melibatkan banyak sejarah dan beban hubungan. Apa yang terjadi kemarin? Siapa temanmu dan bagaimana perasaan setiap orang, jadi ketika kamu menghancurkan segalanya dan melihat mereka secara individu, mereka tampaknya memegang kendali, tetapi pada kenyataannya, Anda mendapatkan gambaran besarnya. Akan sangat sulit.”

“Otak dan otak hewan kita terus berkembang dan berjuang karena kompleksitas kehidupan nyata,” tambah Yartsev. “Saya pribadi percaya bahwa untuk benar-benar memahami otak, kita perlu menerima kompleksitas ini daripada takut. Faktanya, setiap kali kita melakukannya, kita menemukan sesuatu yang baru dan menarik. Ini dan penelitian kami yang lain menunjukkan bahwa kita perlu pelajari semua kerumitan otak.”

Rekan penulis makalah ini termasuk Tobias A. Schmid dan Julie E. Elie dari University of California, Berkeley. Studi ini didukung oleh National Institute of Health (Award DP2-DC016163), National Institute of Mental Health (Award 1-R01MH25387-01), New York Stem Cell Foundation (Award NYSCF-R-NI40), dan Alfred P . Yayasan Sloan (Penghargaan FG-2017-9646), Yayasan Penelitian Otak (Penghargaan BRFSG-2017-09), Persekutuan Packard (Penghargaan 2017-66825), Persekutuan Klingenstein Simons, Program Ilmu Perbatasan Manusia, Pew Charitable Trust (Penghargaan 00029645), Persekutuan pascadoktoral dengan McKnight Foundation, Dana Foundation, dan Human Frontiers Science Program.