阅读之间的点击:呼应机的新方法

生物学家越来越欣赏生物声学在保护方面的重要性。通过了解环境的Soundscape，我们可以比以前想到的更多。这种情况也是动物行为的情况，蝙蝠和海豚在蝙蝠和海豚中的典型例子。来自棕色大学和国家海洋哺乳动物基金会的Alyssa Accomanando博士正在研究呼应区，以确定这些动物如何导航它们周围的环境以及我们可以从这个过程中学到的内容。

回声定位是大自然的超能力之一。它是一种声纳，声音由动物投射，在环境中传播，与沿途的物体相互作用。声音被这些物体反射，产生回声。动物听到的这些物体的回声提供了每个物体的大小、距离和形状的信息。虽然我们通常把回声定位与蝙蝠和海豚联系在一起，但逆戟鲸、抹香鲸甚至一些人类也使用回声定位。还有关于虎蛾的回声定位干扰的研究，虎蛾干扰蝙蝠发出的声纳以避免被发现。

但为什么这一切都重要？首先，对动物来说很重要，因为它是他们如何导航他们的环境并找到食物。解开呼应码将使我们能够更好地了解诸如蝙蝠等动物的行为，以及物种之间存在的回声机组技术的任何差异。这有助于保护主义者在储备或动物园等地区改善环境设计，或改善任何物种重新引入计划的位置选择。它还有助于动物学家了解物种的饮食偏好，通信和捕食者避免和猎物捕获。

其次，我们可以在日常生活和技术进步中使用回声定位原理。例如，一些渔船使用声纳来定位鱼群，同样的技术也可以用来帮助盲人“看”东西。事实上，无人机本身被用于保护工作，例如搜索海豚数量，或研究雨林冠层覆盖，所以这项来自大自然的技术的改进积极地反馈到帮助自然本身——非常适合。

蝙蝠echolocation.
通过使用超声波麦克风，科学家们可以记录和分析蝙蝠echolocation声音。来自布朗大学的Alyssa Accomando博士和国家海洋哺乳动物基金会正在做这一点。她在统计上看着人们之前没有尝试过的蝙蝠回声脉冲模式的相关性。

Accomando博士必须首先了解蝙蝠在执行不同行为的同时如何回声。测量回声定位模式的正常方法是查看脉冲之间的时间，或IPI（脉冲间隔间隔）。然后可以使用IPIS的差异将呼应信号分组到不同的功能中。例如，当狩猎时，蝙蝠越来越多频繁脉冲（较短的IPIS）在猎物中回家，然后在捕获前的快速爆发。在海豚中显示了相同的行为。然而，当周围环境杂乱并且包含许多障碍时，这些模式可以改变。

在这些非常“忙碌”环境中，蝙蝠发出“双峰”，或两个回声机脉冲，一个刚刚在另一个之后。每个脉冲产生反射回蝙蝠的回波和远离物体。但这产生了挑战，因为可能难以解释哪个声音是来自第二脉冲的第一回波，并且是来自第一脉冲的第二回波。这也是许多技术声纳应用中的常见问题。

链条走廊
为了了解蝙蝠是如何解决这个问题的，阿肯多博士进行了一个实验。这包括一条走廊，走廊的链子从天花板上垂下来，作为障碍。蝙蝠会飞过走廊，她设计了三条宽度逐渐减小的走廊，以提供不同程度的挑战。她使用的物种是巨大的棕色蝙蝠，Eptesicus fuscus.。蝙蝠不仅产生了回声机分配信号的双峰，还可以生产（较少）单打，三胞胎和四核。

阿肯多博士的第一个任务是推断在不同的走廊条件下，哪些脉冲属于哪些组，产生了多少。与在整洁环境中观察到的情况相比，在较窄的走廊里的蝙蝠发出的双晶线更少，单晶线、三晶线和四晶线更多。此外，对于更快速的声流来说，IPI随着走廊宽度的减小而减小，这表明蝙蝠接收更多回声是有价值的，即使这意味着要破译带有更快回声定位信号产生率的模糊回声源。

我们现在来表示术语，这一事实是大自然的声音持有大量信息，并且可以是生态系统健康，变革和机制的有价值指标。

然而，IPIs的变化也可能与蝙蝠忽略这些回声有关。IPI结构从最初的双峰转变为更大的脉冲组的混合，这一事实表明，通过改变每组脉冲的数量，蝙蝠能够更容易地识别回声的来源——这究竟是如何做到的，目前仍是一个谜。

记住途径
使用一种叫做Spike Train SIMilarity Space (SSIMS)的分析方法，accando博士在空间上绘制了不同的脉冲模式，并比较了它们的相似性。SSIMS是一种用于分析神经脉冲的数学方法，但也可用于回声定位。它的工作原理是比较两种脉冲模式，并在每次移动、插入或移除脉冲时给出一个“代价”，以使两种模式相同。

首先，她改变了走廊的形状，以了解如何增加难度（直，S路径和反向-s路径）会影响蝙蝠的回声脉冲模式。其次，当走廊形状在试验中一致时或者随机改变时，蝙蝠经过多次测试。这是为了调查蝙蝠是否记得他们对审判的环境。

有趣的是，蝙蝠几乎没有改变弯曲路径中的回声定位模式，无论是随机还是固定的。然而，当直线路径改变时，与保持直路径保持时，蝙蝠的回声定位模式与直线路径相比不同，表明它们可以在与最近看到的路径相比时不同地处理空间。

进一步的研究将涉及测试不同种类的蝙蝠。这将回答替代行为是否在不同物种中进化的问题，以处理障碍，以及这些物种技术如何与其特定环境有关。

在水下拍摄的东西
Accomando博士还希望将这些知识应用于水下的瓶胎海豚（语truncatus）.比起躲避障碍物(这对海洋中的海豚来说并不是一个真正的问题)，她想看看海豚的点击模式是否可以预测捕食行为。关于海洋环境的变化如何影响海豚捕鱼的能力，我们知之甚少。海豚，很像蝙蝠，在捕捉猎物之前会发出一种“终极嗡嗡声”。在捕获猎物后，海豚会发出一种叫做“脉冲爆发”的更快速的咔哒声，但据记录，有些海豚会在捕获成功之前就发出这种声音。

海豚产生的呼应声音通常称为“点击”。使用与蝙蝠一样的SSIMS分析，Accomanano博士可以将每个海豚生成的点击系列中的ICIS（跨点击间隔）进行比较，称为Click Train，并且能够在空间上分离不同的预先和猎物。- 施容回声机定位模式。

实验将涉及使用GOPRO确认正常鱼类捕获，而超声波液检器（水下麦克风）以听取回声机会点击。海豚将受过培训和奖励，以检索动物培训师放置在水中的目标。有时，目标将在捕获前随机删除。该研究的目标是确定海豚是否会产生不同的声音模式，如果捕获捕获的捕获相比，则会产生不同的声音模式。

突发脉冲是海豚产生的通信声音，SSIMS分析也可能能够帮助量化不用于回声的声音，但在它们产生的方式中类似的声音。例如，新的研究表明，突发脉冲具有可用于识别野外的个别Narwhals的时序模式（Blackwell，等，2018）。

当一个空间是新空间时，与当它是最近才看到的一条路径时，蝙蝠对待它的方式是不同的。

了解回声定位行为是完成环境生物声学更全面研究的重要一步。以前的生态学和动物学研究主要集中在陆地上，主要集中在视觉和嗅觉在动物与环境相互作用中的应用。对生物声学的重视相对较少。我们现在开始接受这样一个事实:在自然界中，声音包含了大量与动物相关的信息，可以作为生态系统健康、变化和机制的有价值的指标。来自生态学家和行为神经学家的工作，如Alyssa Accomando博士，将不仅帮助我们更好地了解动物如何利用声音来获取信息和与环境的互动，而且还将帮助改进声纳技术，促进基于生物声学信息的野生动物保护。