Les chauves-souris sont des physiciens intuitifs, comprenant instinctivement la manière dont le son se déplace dans l'espace. Non seulement ils écoutent attentivement leur environnement, mais ils envoient également des sifflements ultrasoniques pour les aider à localiser leurs proies. le temps qu'il faut au retour d'un pépiement est en corrélation avec la distance de l'objet. Cette utilisation remarquable du son fait des chauves-souris «le système idéal» pour des chercheurs tels que Melville Wohlgemuth, neuroscientifique à la Johns Hopkins University, qui étudient l’audition.
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Ainsi, quand Wohlgemuth remarqua que les chauves-souris de son laboratoire faisaient quelque chose de bizarre, il sut que cela devait avoir un but. Plus précisément, ses chauves-souris inclinaient la tête et remuaient les oreilles d’une manière adorable qui le faisait penser à son carlin à la maison, Willie Nelson. Cependant, contrairement à Willie Nelson, Wohlgemuth savait que les chauves-souris ne pouvaient pas simplement essayer de paraître mignonnes pour avoir leur souper. Alors que faisaient-ils?
Pour le savoir, il devait concevoir une expérience aussi complexe que le système audio d'une chauve-souris, nécessitant des chauves-souris faciles à manier, des caméras de jeux vidéo et des vers de farine plutôt malchanceux. Rickye Heffner, psychologue spécialisée dans l'évolution de l'audition à l'Université de Toledo, décrit «le plan de recherche de Wohlgemuth». «C’est presque un tour de force qui montre comment tout cela fonctionne.»
Premièrement, l'expérience devait se dérouler dans l'obscurité totale pour garantir que les chauves-souris ne se fient qu'à l'écholocation. (Contrairement à la croyance populaire, les chauves-souris ne sont pas aveugles - leur vision est généralement plus médiocre.) Wohlgemuth et ses collègues ont utilisé des caméras infrarouges à capture de mouvement - identiques à celles utilisées par les joueurs - pour filmer chaque mouvement subtil sans ajouter de lumière visible. Pendant ce temps, les microphones à ultrasons enregistrent leurs pépiements aigus.
Ensuite, il devait faire en sorte que les maudites choses restent immobiles. Après avoir collecté des dizaines de grosses chauves-souris brunes dans une série de greniers sales de Bethesda, il commença à les entraîner à s'asseoir patiemment sur une estrade pendant que le dîner leur arrivait. Toutes les chauves-souris ne s'y sont pas conformées, mais après deux semaines, beaucoup sont devenues «vraiment froides» autour de lui. Cela l'a aidé qu'il récompensât leurs efforts avec une bouffe juteuse, de style pavlovien. «Je suis bien meilleur pour entraîner les chauves-souris que pour dresser les chiens», dit-il.
Enfin, Wohlgemuth a mis au point un système de pêche à la ligne et à la poulie pour fournir des vers de farine à ses chauves-souris. Lorsqu'il a mené l'expérience, il a constaté que plus les insectes se déplaçaient brusquement, plus les chauves-souris s'armaient et remuaient les oreilles afin de localiser leur proie. «Lorsque la cible s'est rapprochée, les oreilles se sont écartées et lorsque la cible s'est éloignée, les oreilles se sont rapprochées», explique Cindy Moss, une neuroscientifique qui dirige le laboratoire de Wohlgemuth et a co-écrit le document.
Les chats, les chiens et même les humains pivotent les oreilles pour s'orienter au son. Mais c'était un peu plus sophistiqué. En remuant rapidement les oreilles juste après leur pépiement, les chauves-souris ont suivi le petit changement de fréquence - pensez au bruit d'une voiture qui passait rapidement - alors que les vers de farine se déplaçaient dans une direction ou dans l'autre. À chaque mouvement, la chauve-souris prenait un autre «instantané» du son, les liant pour créer la version acoustique d'une photo panoramique.
«Le mouvement de l'oreille, c'est comme avoir différentes perspectives sur le même son», explique Wohlgemuth, qui a rapporté ses découvertes avec Moss dans la revue PLOS Biology en septembre.
L’étude est la première à détailler comment ces chauves-souris transforment les signaux d’écholocation en une image 3D de proie en mouvement et pourrait fournir des conseils pratiques aux ingénieurs. Wohlgemuth est en discussion avec des chercheurs de l'Université du Maryland qui espèrent concevoir une canne «intelligente» pour personnes aveugles qui entend un obstacle avant de l'atteindre. Il collabore également avec des ingénieurs au Danemark qui souhaitent développer un drone à «oreilles» équipé de microphones.
Moins concrètement, ce type de recherche pourrait aider à répondre à la question intemporelle du philosophe Thomas Nagel: Qu'est-ce que c'est que d'être une chauve-souris? Après tout, dit Moss, "tout ce que nous voyons dans leur comportement reflète quelque chose qui se passe dans le cerveau".
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Cet article est une sélection du numéro de novembre du magazine Smithsonian.
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