O morcego de cauda curta de Seba (Carollia perspicillata) vive nas florestas subtropicais e tropicais da América Central e do Sul, onde se alimenta principalmente de pimenta. Os animais passam os dias em grupos de 10 a 100 indivíduos em troncos ocos e cavernas rochosas, e à noite procuram alimentos juntos. Eles se comunicam por meio de sons que criam um ruído ambiente distinto na colônia – como o balbucio de vozes em uma festa animada.

Ao mesmo tempo, os morcegos também usam vocalizações para navegar pelo ambiente, fenômeno conhecido como ecolocalização, para o qual emitem sons ultrassônicos que refletem em superfícies sólidas. Os animais então reúnem esses ecos em uma “imagem” do ambiente ao seu redor.

Mas como o morcego de cauda curta de Seba consegue filtrar sons importantes do ruído ambiente constante? Uma explicação comum é que o cérebro prevê constantemente o próximo sinal e reage mais fortemente a um sinal inesperado do que a um sinal esperado.

Isto é conhecido como detecção de desvios, e neurocientistas liderados por Johannes Wetekam e pelo professor Manfred Kössl do Grupo de Trabalho de Neurobiologia e Biossensores do Instituto de Biologia Celular e Neurociência da Universidade Goethe de Frankfurt estão explorando seus mecanismos.

Juntamente com colegas, já conseguiram mostrar em 2021 que o processamento de sinais não começa em regiões de alto nível do cérebro, mas já está no tronco cerebral, responsável por controlar funções vitais como a respiração e os batimentos cardíacos. No entanto, estes estudos utilizaram apenas estímulos artificiais que não eram significativos para os animais.

Em estudo publicado recentemente, a equipe liderada por Wetekam e Kössl repetiu os experimentos com comunicação natural e chamadas de ecolocalização. “Com o nosso estudo, queríamos descobrir o que acontece na detecção de desvios quando, em vez de estímulos sem sentido, são apresentados ao morcego de cauda curta de Seba aqueles que realmente ocorrem no seu mundo auditivo”, diz Wetekam.

Para fazer isso, dois eletrodos, da espessura de um fio de cabelo humano, foram inseridos sob o couro cabeludo dos morcegos para registrar suas ondas cerebrais. Embora fosse indolor para os animais, as medições foram realizadas sob anestesia geral, pois qualquer movimento poderia distorcer os resultados.

O cérebro do morcego reage aos sons mesmo quando o animal está anestesiado e dormindo profundamente. Ou ecolocalização ou chamadas de comunicação foram então tocadas para os animais, cada uma intercalada com o outro som, com 10% de probabilidade de ocorrer.

Foi então possível ler a partir das ondas cerebrais medidas que o tronco cerebral processa a ecolocalização e as chamadas de comunicação de maneira diferente. Embora sons de ecolocalização infrequentes de fato induzissem sinais mais fortes do que os frequentes – ou seja, mostrassem detecção de desvio – no caso de sons de comunicação, a probabilidade de eles ocorrerem não influenciou a força da resposta.

“Os morcegos provavelmente precisam reagir mais rápido durante a ecolocalização do que quando se comunicam com membros da mesma espécie”, presume Manfred Kössl. “O tronco cerebral é a primeira estação do cérebro a receber os sinais acústicos, por isso pode ser necessário calcular primeiro a probabilidade de chamados de ecolocalização, e principalmente seus ecos, para que o animal possa desviar dos obstáculos em tempo hábil. A resposta mais forte a chamadas menos frequentes deve-se presumivelmente a uma melhor sincronização neural.

O estudo também mostrou que o tronco cerebral pode utilizar outras características dos chamados dos morcegos para detecção de desvios, como mudanças rápidas na frequência ou volume, além de diferenças no tom. “Isto é surpreendente, já que o tronco cerebral é uma parte bastante primitiva do cérebro que os cientistas não consideravam anteriormente capaz de qualquer envolvimento substancial no processamento de sinais”, diz Wetekam. “Eles viram seu papel mais na recepção de sinais do nervo auditivo e na transmissão deles para regiões de alto nível do cérebro”.

Essas descobertas também podem ser importantes em relação às aplicações médicas em humanos. Por exemplo, as regiões de baixo nível do cérebro deveriam ser incluídas no estudo de doenças como o TDAH ou a esquizofrenia, que estão associadas ao processamento deficiente de estímulos estranhos. O fato de o tronco cerebral do morcego processar vários sinais acústicos complexos de maneira diferente também pode ajudar os cientistas a entender como o cérebro decifra e processa a fala humana complexa.

As descobertas são publicadas no The Journal of Neuroscience.