Überblick im Echo-Chaos

- Sven Schörnich kann den Puls der kleinen Fledermaus durch seinen dicken Handschuh fühlen. Er schätzt die Frequenz auf etwa 140 Schläge pro Minute. Der Neurobiologe vom Department für Biologie II der Ludwig-Maximilians-Universität hat das Tier aus seinem Käfig genommen, um es jetzt in einem etwa drei mal zwei Meter großen Versuchsraum fliegen zu lassen. Der Versuchsraum ist fast völlig dunkel. Den Fledermäusen macht das nichts aus. Denn sie orientieren sich über selbst ausgesandte Ultraschalllaute, deren von der Umgebung zurückgeworfene Echos sie auswerten. Mit dieser Methode erhalten die Tiere nicht nur Informationen über die Entfernung von Hindernissen auf ihrer Flugbahn, sondern auch über die dreidimensionale Struktur der Objekte.

<P>Bis jetzt war allerdings unbekannt, ob die Fledermäuse auch chaotische Echos von großen komplexen Objekten, wie etwa von Bäumen, sinnvoll verarbeiten können. <BR><BR> Jetzt hat das LMU-Neurobiologen-Team, dem neben Sven Schörnich noch Lutz Wiegrebe und Jan Grunwald angehören, herausgefunden, dass die nachtaktiven Tiere in der Lage sind, eine genaue Analyse der Oberfläche großer Objekte vorzunehmen, die sie vor sich haben. "Die Tiere können zum Beispiel Nadelbäume von Laubbäumen unterscheiden", erklärt Lutz Wiegrebe. "Beschallt eine Fledermaus ein kleines Objekt, erhält sie als Antwort wenige Einzelreflexionen", sagt Wiegrebe. "Das Echo bei Bäumen aber besteht aus Tausenden von Einzelreflexionen - eine von jedem Blatt oder Nadel." Trotzdem können die Tiere dem akustischen Chaos Herr werden und die Bäume unterscheiden, wie die Forscher herausgefunden haben. "Den Tieren helfen statistische Eigenschaften des Echos", erläutert Wiegrebe. "Sie können differnzieren ob das Echo ,rauh' oder ,glatt' ist." <BR><BR>Die Nadeln einer Tanne wirken für die Tiere wie viele kleine dicht gepackte Reflektoren. Das Echo setzt sich aus leisen Einzelreflexionen mit geringem zeitlichem Abstand zusammen. Es hört sich glatt an. Die Blätter eines Laubbaums dagegen sind weniger und größere Reflektoren für den Ultraschall. Ihr Echo besteht aus wenigeren und lauteren Einzelreflexionen.<BR><BR> Die Neurobiologen wollten beweisen, dass die Fledermäuse diese Unterscheidung treffen können. <BR><BR>Dazu simulierten sie mit dem Computer die zwei unterschiedlichen akustischen Echolaute, wie sie von Laubbäumen und Nadelbäumen zurückgeworfen werden, wenn ein Fledermaus-Ultraschall-Signal auf sie trifft. Anschließend konditionierten die Wissenschaftler die Tiere auf das Echo-Signal eines der virtuellen Bäume: Immer wenn die Fledermäuse den gewünschten "Baum" ansteuerten, bekamen sie Bananenbrei als Belohnung. "So konnten wir zeigen, dass es für die Tiere kein Problem ist, auch chaotische Echos großer komplexer Objekte richtig zu identifizieren", sagt Lutz Wiegrebe. "Damit sind die Tiere durch diese statistische Echoanalyse in der Lage, konkrete Bäume als Landmarken zu benutzen".<BR><BR>Sven Schörnich hat mit seiner Fledermaus nun die Türen des Versuchsraums hinter sich geschlossen. Vor dem Raum überprüft Jan Grunwald die Echosimulation am Computer.<BR><BR>Gleich wird sich die Fledermaus in einem Wirrwarr von "rauen" und "glatten" Echo-Signalen wiederfinden, von denen nur eines zu dem ersehnten leckeren Bananenbrei führt. Sie wird es finden. Da sind sich die drei Neurobiologen sicher.</P><P><BR> </P>

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