خلايا عصبية في قشرة سمع الخفاش تُشفِر فئة وتعقيد الأصوات المستقبلية

كيف يخطط الخفاش لأصواته

الخفافيش معروفة باستخدام الصوت للملاحة في الظلام، لكن أدمغتها تحتاج أيضًا إلى متابعة ما ستصدره قبل أن يخرج أي صوت من أفواهها. تبحث هذه الدراسة داخل مراكز السمع في خفاش فاكهة صغير لمعرفة ما إذا كان دماغه يستطيع التنبؤ ليس فقط بنوع النداء الذي سيُنتج، بل أيضًا بمدى بساطة أو تعقيد ذلك النداء. العمل يقدم نظرة على كيفية استعداد الدماغ للأصوات المستقبلية، وهي عملية قد تشترك في مبادئ مع تخطيط الكلام البشري.

نوعان من أصوات الخفاش

يعتمد خفاش سيبا قصير الذيل على فئتين عريضتين من النداءات. الأولى تتكون من انفجارات شديدة النبرة وقصيرة للغاية تُستخدم لتحديد المواقع بالصدى، حيث يستمع الخفاش للأصداء العائدة ليستشعر الأجسام القريبة. والثانية تتألف من نداءات تواصل ذات طبقة نغمية أدنى تُستخدم للتفاعل الاجتماعي. في المختبر، سجّل الباحثون كلا النوعين بينما جلس الخفافيش مستيقظة ومثبتة الرأس، مسجلين النداءات الفردية وأيضًا تتابعات قصيرة من مقاطع متكررة أو نبضات. فرزوا كل حدث نِدَائي إلى أربع مجموعات: نبضات تحديد موقع مفردة، مقطع تواصل مفرد، تتابعات من نبضات تحديد الموقع، وتتابعات من مقاطع التواصل، مع فصل كل منها بنصف ثانية على الأقل من الصمت في البداية للحفاظ على نقاء التحليل.

خلايا سمعية تنظر إلى الأمام

في الوقت نفسه، قاس الفريق نبضات كهربائية من خلايا عصبية مفردة في قشرة السمع لدى الخفافيش، وهي المنطقة الدماغية التي عادةً ما تعالج الأصوات الواردة. بشكل مفاجئ، غيرت العديد من هذه الخلايا معدلات إطلاقها للنبضات عدة مئات من الملِّي ثانية قبل بدء النداء. بعض الخلايا أصبحت أكثر نشاطًا قبل نبضات تحديد الموقع، وأخرى قبل نداءات التواصل. عندما لخّص الباحثون النشاط عبر التجمع واستخدموا أدوات إحصائية معيارية، تباينت أنماط الإطلاق بوضوح بين نوعَي النداء حتى قبل أن يفتح الخفاش فمه. استطاعت مصنفات حاسوبية مدربة على هذه الأنماط أن تخمن باعتمادية أي فئة من النداءات قادمة، مما يبيّن أن فئة النداء المستقبلية كانت مشفرة بالفعل في منطقة السمع.

إشارة لبساطة أو تعقيد النداء

لم تقتصر قشرة السمع على تمييز فئات النداء العريضة فقط. بل عكست أيضًا عدد المقاطع أو النبضات التي سيصدرها الخفاش. بالنسبة لنداءات التواصل، أطلقت خلايا معينة عددًا أكبر من النبضات عندما كانت سلسلة متعددة المقاطع قادمة مقارنةً بما إذا كان سيُنتج مقطع واحد فقط، وظهرت هذه الاستجابة المتزايدة مع عدد المقاطع حتى قبل الصوت الأول. عبر التجمع بأكمله، زادت معدلات الإطلاق تدريجيًا مع عدد مقاطع التواصل، سواء قبل أو بعد بدء النداء. بالنسبة لتحديد المواقع بالصدى، نمت معدلات النبض أيضًا مع عدد النبضات في التسلسل، لكن بشكل أساسي بعد النبضة الأولى، ما يشير إلى أن توقيت التنبؤ يختلف بين النداءات الاجتماعية ونبضات السونار.

متخصصون في النغمة والنمط

لم تتصرف جميع الخلايا العصبية بنفس الطريقة. عندما عزف الباحثون نغمات نقية، وجدوا أن بعض الخلايا تفضل الترددات المنخفضة، وأخرى الترددات العالية، وكثير منها استجاب لكلتا النغمتين. طابعات الاستجابة هذه طابقت سلوك الخلايا حوالين النداءات. كانت الخلايا المهيأة للترددات العالية، المشابهة لنداءات تحديد الموقع بالصدى، أكثر نشاطًا قبل وبعد نبضات تحديد الموقع. أما الخلايا المهيأة للترددات المنخفضة ففضّلت نداءات التواصل. كانت الخلايا ذات الضبط العريض حساسة بشكل خاص لما إذا كان نداء التواصل سيكون مقطعًا واحدًا أم سلسلة متعددة المقاطع، مما يوحي بأنها تساعد في تشفير التعقيد الزمني وليس النغمة فقط.

لماذا يهم هذا لفهم الأدمغة والأصوات

بشكل عام، تُظهر الدراسة أن الخلايا العصبية في قشرة سمع الخفاش لا تكتفي بالاستجابة للأصوات بعد حدوثها، بل تحمل أيضًا معلومات مفصّلة عن المخرجات الصوتية القادمة. تشير إلى ما إذا كان الحيوان سيصدر نبضة ملاحة أم نداء اجتماعي، وما إذا كان ذلك النداء سيكون قصيرًا وبسيطًا أم ممتدًا إلى سلسلة. بالنسبة لقارئ غير متخصص، يعني هذا أن الجزء من الدماغ الذي يُعتقد عادةً أنه مستمع يتولى أيضًا دور المخطّط. قد تساعد مثل هذه الإشارات التنبؤية الخفاش على الاستعداد للأصداء السريعة والردود الاجتماعية التي تتبع نداءاته، وربما تشترك في مبادئ مع كيفية استعداد الدماغ البشري للكلمات المنطوقة.

الاستشهاد: Babl, S.S., Röhrig, D. & Hechavarría, J.C. Neurons in the bat auditory cortex encode class and complexity of future vocalizations. Commun Biol 9, 699 (2026). https://doi.org/10.1038/s42003-026-10319-4

الكلمات المفتاحية: نداءات الخفافيش, قشرة سمعية, تحديد المواقع بالصدى, تنبؤ عصبي, ضبط الصوت