Que significa sonar que estas volando

«Desde estos descubrimientos pioneros, la creencia general en la comunidad científica ha sido que el papel de los cambios Doppler en los sistemas biosonoros de estos animales se ha entendido completamente», dice Mueller. Pero al observar fotografías de murciélagos de orejas borrosas, se preguntó cómo podrían encajar los rápidos movimientos del oído en el complicado panorama. Junto con Xiaoyan Yin, estudiante de doctorado de su laboratorio, puso en práctica dos métodos para comprobar si las orejas se mueven lo suficientemente rápido como para producir sus propios cambios Doppler, y lo que esto podría significar para la ecolocalización.

Sus resultados se han publicado este mes en Proceedings of the National Academy of Sciences USA. En primer lugar, trabajando con murciélagos entrenados de herradura y nariz de hoja, los investigadores pintaron puntos visibles en 60 puntos de cada oreja, concentrados en la oreja externa más flexible. A continuación, utilizando un conjunto sincronizado de cámaras de alta velocidad y micrófonos ultrasónicos, filmaron a cada murciélago colgado de una percha mientras pasaba un objeto nuevo.

Esto demostró que los movimientos de las orejas son lo suficientemente rápidos como para producir desplazamientos Doppler, que estos desplazamientos están dentro de un rango que los murciélagos pueden percibir fácilmente y que los desplazamientos están sincronizados con los ecos entrantes. Además, cada oreja se mueve de forma independiente y varias partes de cada una se deforman en momentos diferentes, «por lo que en cada momento el murciélago está escuchando con una forma de oreja diferente», dice Mueller. Él y Yin interpretan que esto significa que los murciélagos están produciendo «buenos» desplazamientos Doppler para alterar los sonidos entrantes, obteniendo así información más precisa sobre la dirección en la que viaja un objetivo biosonar.

Para probar la idea, los dos investigadores desarrollaron una oreja artificial de murciélago de herradura hecha de silicona, con dispositivos llamados «actuadores rápidos» que mueven diferentes partes de la oreja de la misma manera que lo hacen los murciélagos. Estos movimientos también añadían desplazamientos Doppler a los sonidos entrantes. ¿Y qué tiene que ver todo esto con los drones?

Incluso las versiones más modernas que se están desarrollando son «bastante chapuceras si se comparan con los murciélagos», dice Mueller, sobre todo si «se quiere que el dron pueda adentrarse en la vegetación densa» para realizar trabajos forestales o misiones de búsqueda y rescate, por ejemplo. Él y Yin ya han diseñado lo que él llama un «sombrero de murciélago» para un dron: un dispositivo que emite señales ultrasónicas y tiene dos «orejas» móviles para registrar la ecolocalización. Hasta ahora han experimentado con el desplazamiento del dispositivo a través de un bosque sólo a mano o en una tirolina.

«El sueño de mi carrera», dice Mueller, «es tener un dron que tenga la misma agilidad en un entorno natural que un murciélago». «Cuando oí hablar por primera vez de este artículo, pensé: ‘No lo sé'», dice Roman Kuc, un profesor de ingeniería eléctrica de Yale cuyo trabajo también camina por esa línea, y que no participó en la nueva investigación. «Lo que se les ocurrió -los movimientos del oído que causan desplazamientos Doppler- no es algo que hubiera esperado.

¿Por qué es creíble?» Los mecanismos sensoriales del mundo biológico pueden parecer a menudo contraintuitivos, sugiere. «Los ingenieros dirán que quieren maximizar la relación señal-ruido.

Los murciélagos hacen lo contrario. Mueven sus orejas hacia los lados, lo que significa que los sonidos del frente se reducen. Reducen la relación señal-ruido, pero ganan en capacidad de ecolocalización».

Los movimientos rápidos de las orejas parecen ser ahora otra de esas técnicas contraintuitivas: la señal constante que emite un murciélago es buena para detectar la presencia de un insecto, dice Kuc, pero no necesariamente para localizarlo con precisión. Pero si se añade el desplazamiento Doppler cuando el sonido vuelve al oído, el murciélago puede seguir la ubicación del insecto con precisión milimétrica a medida que pasa, e incluso cuando intenta evadirlo. «Este artículo», dice Kuc, «abre una complejidad bastante interesante en el procesamiento de los ecos».

Investigaciones anteriores han identificado un conjunto de comportamientos vocales que pueden, al menos, mitigar parcialmente algunas formas de interferencia acústica; varias especies muestran modestos cambios en la acústica del pulso para mejorar la distinción entre los ecos propios y los de sus congéneres u otros ruidos de fondo9,10,11,12,13,14,15,16,17. Los murciélagos de cola libre Mollosidae compensan parcialmente los efectos de la interferencia acústica llamando más fuerte o cambiando la duración o los parámetros de frecuencia de sus pulsos de ecolocalización11,12,18,19. Se han demostrado cambios en las características espectrales que apoyan el uso de la «respuesta de evitación de interferencias» en entornos de campo11,19 y de laboratorio12.

Sin embargo, al igual que muchos murciélagos, los murciélagos de cola libre emiten pulsos de sonar multiarmónicos de banda corta, y los cambios acústicos relativamente menores, hasta ahora documentados, no proporcionan una verdadera evasión de la superposición de señales, por ejemplo16, aunque pueden facilitar los mecanismos cognitivos para distinguir los suyos de los ecos de otro murciélago. En cualquier caso, la eficacia de los cambios acústicos de los pulsos para escapar de las interferencias de otros murciélagos está limitada por el hecho de que estos mecanismos proporcionan soluciones pobres para cualquier caso, excepto para parejas o grupos pequeños.