Studi tentang kelelawar mengungkapkan rahasia pikiran sosial

Baik Anda mengobrol dengan teman di pesta makan malam atau menjalankan rapat berisiko tinggi di tempat kerja, berkomunikasi dengan orang lain dalam kelompok memerlukan serangkaian tugas mental yang kompleks. Otak kita harus melacak siapa yang berbicara dan apa yang dikatakan, serta seperti apa hubungan kita dengan orang itu — karena, bagaimanapun juga, kita mungkin memberikan pendapat sahabat kita lebih berbobot daripada pendapat orang asing.

Sebuah studi yang diterbitkan hari ini di jurnal Sains Ini memberikan pandangan pertama tentang bagaimana otak mamalia sosial memproses jenis interaksi kelompok yang kompleks ini.

Dalam studi tersebut, ahli saraf di University of California, Berkeley, menggunakan perangkat perekam saraf nirkabel untuk melacak aktivitas otak kelelawar buah Mesir saat mereka berinteraksi secara bebas dalam kelompok, kadang-kadang mengucapkan satu sama lain melalui jeritan dan gerutuan bernada tinggi.

Rekan penulis studi Maimon Rose, seorang mahasiswa pascasarjana di NeuroBat Lab di UC Berkeley, mengatakan. “Namun, banyak mamalia sosial, termasuk manusia, biasanya berinteraksi dalam kelompok. Kelelawar buah Mesir, khususnya, suka berinteraksi dalam koloni besar.”

Dengan melacak kelelawar mana yang berbicara, dan pada saat yang sama mengukur aktivitas saraf secara real-time pada kelelawar verbal dan kelelawar yang mendengarkan, para peneliti dapat memecahkan kode bagaimana neuron di korteks frontal kelelawar membedakan antara suara yang dibuat orang lain, serta bagaimana kelelawar dibedakan antara orang yang berbeda dalam kelompok.

Ketika mereka membandingkan rekaman saraf antara kelelawar yang berbeda, mereka juga menemukan bahwa aktivitas otak menjadi sangat berkorelasi ketika kelelawar mengeluarkan suara. Anehnya, mereka menemukan bahwa koneksi yang dihasilkan oleh kelelawar yang lebih “ramah” – mereka yang menghabiskan lebih banyak waktu di dekat orang lain – menghasilkan tingkat koneksi yang lebih tinggi di seluruh otak anggota kelompok.

Satu studi pascasarjana mengatakan, “Studi lain dalam ilmu saraf telah mencoba untuk memeriksa bagian-bagian kecil dari interaksi ini secara individual. Misalnya, satu studi mungkin melihat bagaimana neuron merespons ketika orang lain berbicara, dan kemudian studi terpisah mungkin melihat bagaimana neuron merespon ketika seseorang berbicara. orang ini”. Penulisnya adalah Michael Yartsev, asisten profesor ilmu saraf dan bioteknologi di UC Berkeley. “Studi ini adalah yang pertama menyatukan semua bagian ini untuk mendapatkan gambaran lengkap tentang komunikasi dalam kelompok sosial.”

Ribuan teman sekamar bertengkar

Seperti manusia, kelelawar buah Mesir adalah makhluk yang sangat sosial. Setelah menghabiskan malam yang panjang terbang sejauh 10 mil atau lebih untuk mencari buah yang matang, hewan nokturnal ini melewati siang hari yang dikemas ke dalam gua dan celah sempit bersama ratusan atau ribuan kelelawar lainnya. Tidak mengherankan, penelitian menunjukkan bahwa kelelawar ini biasanya memperebutkan makanan, ruang tidur, dan upaya untuk kawin.

“Kelelawar ini berumur sangat panjang—mereka hidup sekitar 25 tahun—dan menghabiskan seluruh hidup mereka pada dasarnya dalam kehidupan sosial kelompok ini,” kata Yartsev. “Jadi, kemampuan untuk hidup bersama dalam kelompok dan berkomunikasi satu sama lain adalah ciri yang melekat dalam kehidupan mereka.”

Bahkan di lingkungan laboratorium, kelelawar tampaknya lebih menyukai kenyamanan kerumunan, biasanya menghabiskan sebagian besar waktu mereka secara fisik saling menekan dalam kelompok yang rapat. Khususnya, selain membuat suara klik ekolokasi, kelelawar buah Mesir tidak melakukan komunikasi jarak jauh dalam bentuk apa pun dan tampaknya hanya berbicara dengan kelelawar lain saat berkumpul bersama.

“Jika Anda mengunjungi gua kelelawar ini, Anda hanya dapat mencari dan melihat puluhan ribu hewan,” kata Yartsev. “Jadi, tidak masuk akal jika kelelawar berteriak melalui gua ke kelelawar lain.”

Kebiasaan kelelawar untuk bersuara hanya dalam kelompok sosial yang sempit menjadikan mereka subjek yang ideal untuk mempelajari komunikasi kelompok, karena jika kelelawar memanggil saat berada dalam kelompok, komunikasi semacam itu kemungkinan besar merupakan indikasi kontak sosial. Namun, perilaku ini juga merupakan salah satu dari banyak tantangan teknis tim peneliti, kata rekan penulis studi Boaz Steer, seorang peneliti postdoctoral di NeuroBat Laboratory.

“Salah satu masalah besar adalah mencoba menentukan kelelawar mana yang mengeluarkan suara, karena mereka menghabiskan waktu dalam kelompok yang ketat dan terkadang saling menghalangi,” kata Steer. “Meskipun kami memiliki kamera resolusi tinggi yang merekam dari sudut yang berbeda, dan banyak mikrofon di sekitarnya, sulit untuk membedakan kelelawar mana yang menelepon pada titik tertentu.”

Selama percobaan, empat hingga delapan kelelawar diizinkan untuk berinteraksi secara bebas dalam wadah gelap di laboratorium, dan diizinkan untuk berbicara secara spontan. Untuk menentukan dengan tepat kelelawar mana yang mengeluarkan setiap nada, tim mengembangkan sensor getaran nirkabel yang dapat dikenakan kelelawar di leher mereka, hampir seperti kalung, yang dapat mendeteksi getaran yang terjadi saat kelelawar membuat panggilan.

“Sensor getaran ini, dikombinasikan dengan kemampuan kami untuk merekam data saraf secara nirkabel dari beberapa kelelawar pada saat yang bersamaan, memungkinkan kami untuk menciptakan pengalaman ini di mana kelelawar dapat bertindak bebas dan berkomunikasi secara otomatis,” kata Steer. “Mendapatkan semua hal teknis ini untuk bekerja bersama sangat sulit, tetapi itu memungkinkan kami untuk mengajukan pertanyaan yang sangat penting ini.”

Neuron untuk diri sendiri dan orang lain

Dalam satu set percobaan, para peneliti mengizinkan kelompok yang terdiri dari empat atau lima kelelawar untuk berinteraksi secara bebas di dalam wadah yang gelap di laboratorium, dengan hati-hati memantau suara setiap kelelawar dan aktivitas otak.

Mereka menemukan bahwa di dalam korteks frontal masing-masing kelelawar – wilayah yang diketahui terlibat dalam memediasi perilaku sosial pada hewan dan manusia – kelompok neuron yang terpisah diaktifkan, tergantung pada kelelawar mana yang disuarakan dalam kelompok; Dengan kata lain, vokalisasi dari satu kelelawar akan merangsang aktivitas dalam satu kelompok neuron, sedangkan vokalisasi dari kelelawar yang berbeda akan merangsang kelompok neuron yang berbeda. Asosiasi ini begitu kuat sehingga setelah menentukan kelompok neuron mana yang berhubungan dengan kelelawar, para peneliti dapat menentukan kelelawar mana yang berbicara hanya dengan melihat aktivitas saraf kelelawar lain.

“Apa yang menarik dari neuron individu ini adalah, ‘Haruskah saya menelepon?'” Atau ada orang lain yang menelepon? Tidak peduli apa jenisnya nyanyian Kata “Kemudi” lainnya sel saraf Mereka hanya sensitif ketika raket tertentu berbicara di dalam kelompok.”

Pekerjaan sebelumnya dari laboratorium NeuroBat telah menunjukkan bahwa pasangan otak kelelawar cenderung sinkron ketika mereka bersosialisasi. Dalam penelitian ini, penulis menemukan bahwa selama komunikasi suara, seluruh grup melakukan sinkronisasi bersama. Efek ini tidak diamati ketika kelelawar hanya mendengar memainkan suara yang sama, menunjukkan bahwa fenomena ini khusus untuk komunikasi aktif yang terjadi antara anggota kelompok.

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

Untuk lebih memahami bagaimana dinamika sosial mempengaruhi aktivitas otakDalam studi tersebut, para peneliti melakukan serangkaian eksperimen terpisah di mana delapan kelelawar diizinkan untuk berinteraksi secara bebas di kandang yang lebih besar. Selain memantau suara dan aktivitas saraf setiap kelelawar, mereka juga melacak posisi spasial setiap kelelawar relatif terhadap kelelawar lain dalam kelompok.

“Kelelawar dapat mengenali kelelawar individu lain dan menjalin hubungan sosial yang stabil dengan mereka, bahkan dalam jangka waktu yang lama dan dalam kondisi yang berbeda,” kata Rose. “Dan karena kami memiliki kelompok kelelawar ini, kami memutuskan untuk melacak lokasi mereka di area yang lebih luas untuk melihat apakah itu akan memberi tahu kami sesuatu tentang hubungan sosial mereka — siapa yang menyukai siapa, siapa kelelawar yang paling sosial, dan kelelawar yang paling tidak bersosialisasi.”

Mereka menemukan bahwa sementara sebagian besar kelelawar “dalam kelompok” menghabiskan hampir seluruh waktu mereka meringkuk dengan kelelawar lain, dua pasang kelelawar “di luar kelompok” menghabiskan lebih banyak waktu di samping, terpisah dari kelompok. Anehnya, tim juga menemukan bahwa keadaan kelelawar di dalam atau di luar kelompok memengaruhi aktivitas saraf kelelawar lain selama vokalisasi.

“Kami menemukan bahwa ketika kelelawar berbicara di dalam cluster, mereka mengekstrak representasi saraf yang lebih akurat dari identitas mereka pada kelelawar lain, dan juga memunculkan tingkat sinkronisasi otak yang jauh lebih tinggi di dalam cluster,” kata Rose. “Jadi, meskipun tidak sepenuhnya jelas apa yang sebenarnya terjadi, perilaku kelelawar di luar kelompok tampaknya mengubah representasi saraf mereka di otak kelelawar lain.”

Memahami dasar-dasar saraf mengapa beberapa individu dapat menavigasi hampir semua situasi sosial dengan mudah, sementara yang lain terus-menerus dikucilkan atau disalahpahami, dapat memiliki implikasi besar untuk meningkatkan kesehatan mental seseorang, kata Yartsev. Dia berharap penelitian ini akan menginspirasi ahli saraf untuk melihat lebih komprehensif komunikasi kelompok dalam mamalia sosial lainnya.

“Seringkali, dalam ilmu saraf, kami suka mengambil pendekatan yang sederhana dan fokus pada satu komponen dari proses yang kompleks pada satu waktu,” kata Yartsev. “Tetapi pada kenyataannya, dunia sosial itu kompleks. Ketika kita menghabiskan waktu bersama teman-teman kita, ada banyak sejarah hubungan dan hal-hal yang datang dengan setiap interaksi: apa yang terjadi kemarin, dengan siapa orang itu berteman, bagaimana perasaan setiap orang. Pada saat itu. Jadi, memecah segalanya Melihat mereka secara individual dapat memberikan ilusi kontrol tetapi, pada kenyataannya, membuatnya sangat sulit untuk mendapatkan gambaran lengkapnya.”

“Otak dan pikiran hewan kita telah berevolusi untuk memperumit dan terus-menerus berjuang dengan kehidupan nyata,” tambah Yartsev. “Secara pribadi, saya pikir untuk benar-benar memahami otak, kita perlu merangkul kompleksitas ini, daripada takut, dan faktanya, setiap kali kita melakukannya, kita menemukan sesuatu yang baru dan menarik. penelitian telah menunjukkan bahwa kita perlu mempelajari otak dalam segala kerumitannya.