De igual forma, creemos que es una forma ilustrativa de analizar algunos de los instrumentos utilizados en los laboratorios para la realización de experimentos acústicos, así como los métodos empleados cuando el objeto a estudio es un animal ,en este caso un murciélago.

Comencemos con una pequeña introducción:

Los murciélagos insectívoros utilizan la ecolocalización como medio para conseguir orientarse en el ambiente y capturar a sus presas que consisten, por ejemplo, en insectos de distinto tipo o pequeños mamíferos. El aparato vocal del murciélago funciona como un sonar transmisor de señales ultrasónicas, que se reflejan en pequeños 

Y grandes objetos. El sistema auditivo del murciélago se comporta como un sonar receptor, que determina la posición angular y la distancia de los objetivos.

Antes de que los animales jóvenes comiencen a cazar con éxito durante sus primeros vuelos, deben ser capaces de producir "gritos" de sonar de alta  frecuencia y de procesar la información espacial contenida en los ecos recibidos. Así, el sistema de producción vocal  y el sistema auditivo deben  desarrollarse y actuar conjuntamente para que el murciélago sea capaz de aprovechar su sonar biológico.

Existen datos sobre vocalizaciones de murciélagos jóvenes de varias familias. Tras el nacimiento, en la primera etapa de vida, el repertorio vocal  de un murciélago "niño" difiere del de un  adulto, y durante el desarrollo postnatal hay una tendencia general a que las vocalizaciones aumenten su frecuencia, disminuyan su duración y se estereotipen cada vez más. Este aumento en frecuencia se acompaña de un mayor desarrollo de las respuestas auditivas a los sonidos de alta frecuencia.

Pero nos preguntaremos que cómo se obtienen estos datos; los datos sobre los cambios en la audición de las altas frecuencias de los murciélagos jóvenes provienen de medidas neuropsicológicas, las cuales muestran que el sistema auditivo de los murciélagos se desarrolla para poder procesar las frecuencias ultrasónicas presentes en las señales de ecolocalización adultas. 

Observaciones del comportamiento de murciélagos jóvenes 

Al pasar de depender de la madre a la búsqueda autónoma de alimento, se ve claramente la necesidad de un sistema de ecolocalización. Por ejemplo, los murciélagos marrones pequeños empiezan a volar fuera del hogar a los 14 a 18 días de edad, comenzando a buscar alimento por sí mismos. Durante aproximadamente una semana, el M.lucifugus joven   consume tanto insectos como la leche de madre, y, tras los primeros vuelos al atardecer, se convierte en un eficaz buscador de comida. 

Las vocalizaciones que acompañan los vuelos de los murciélagos jóvenes dentro del hogar desempeñan un papel funcional muy importante en el desarrollo de la ecolocalización, ya que estas señales vocales son las que guían los primeros intentos de evitar obstáculos mediante sonar. 

En el estudio realizado en Harvard, los científicos caracterizaron sistemáticamente el desarrollo de las señales vocales  para distintas variantes, pre-voladoras y voladoras, del M.lucifugus.

            Las vocalizaciones se grabaron de murciélagos cuya edad oscilaba entre 1 y 33 días, bajo condiciones que estimularon los comportamientos asociados al vuelo. Se contrastaron los cambios observados en los modelos de emisión vocales con los relativos a la ecolocalización esperados en la ontogenia del murciélago.

MÉTODOS 

Estudio del Lugar y los Animales

            Los murciélagos de este estudio se capturaron a mano en el ático de una casa grande en Canaan, New Hampshire, que contenía  una colonia de aproximadamente 850 adultos y jóvenes M.lucifigus. En la mayoría de los casos, se capturaron los murciélagos directamente de densos "racimos" alojados en las vigas del ático o en hendiduras, aprovechando que las madres estaban en busca de alimento.

Los murciélagos jóvenes se capturaron poco después de que los adultos partiesen a alimentarse y antes de que volvieran. Una vez recogidos, fueron alojados temporalmente en pequeños grupos de 4 a 5, para intentar mantener unas condiciones comparables a sus hogares naturales. 

Los murciélagos fueron clasificados por peso y sexo, y se midieron sus alas para estimar su edad. Tras tomar medidas y grabar el vuelo y el comportamiento vocal, los científicos tuvieron mucho cuidado para colocar de nuevo a los individuos a la situación original en el ático. Se hicieron grabaciones de 83 murciélagos jóvenes, con edades oscilando entre 1 y 33 días, y de dos adultos. La mayoría de los murciélagos se estudiaron a sólo una edad determinada; sin embargo, 16 se capturaron y estudiaron a dos edades diferentes y dos hasta a tres edades diferentes (N=103 sesiones de prueba).

Aparatos y Procedimientos utilizados en el laboratorio 

Los animales se estudiaron individualmente en un cuarto (4#5 m). Se situó un aparato "de lanzamiento" para analizar el vuelo de los murciélagos al fondo de la habitación. El sistema consistía en que el murciélago descansaba en una caja hasta que ésta se abría, tirando de un cordón que soltaba una grapa que era la que la mantenía cerrada, y el murciélago volaba por la habitación.

El murciélago se dejaba caer del aparato del lanzamiento y sobre el suelo se situó una suave almohadilla de espuma directamente debajo del aparato del lanzamiento. En la espuma se dibujaron doce divisiones redondas espaciadas a intervalos de 20cm para anotar la distancia cubierta una vez que el murciélago se soltaba de la plataforma (Fig. 1). Cada murciélago se colocaba en el aparato del lanzamiento y se soltaba hacia el suelo al menos tres veces en cada sesión de la prueba, y el vuelo y el comportamiento vocal se grababan  en cada ensayo.

Comportamiento en Vuelo 

El comportamiento del murciélago tras soltarlo del aparato de lanzamiento se anotaba según la respuesta del batir de alas y su posición de aterrizaje en la almohadilla de espuma.

Brevemente, se designó grupo 1 (Fracaso) si el murciélago se dejaba caer directamente en la almohadilla sin batir las alas. Si el murciélago movía ligeramente las alas pero no conseguía desplazamiento horizontal, se asignaba al grupo 2 (Vibración). Si el murciélago batía las alas y aterrizaba en uno de los anillos concéntricos numerados entre 2 y 12, el desplazamiento horizontal se grababa, y se asignaba el murciélago al grupo 3 (Ala flexible). Finalmente, si atravesaba la almohadilla de espuma e incluso realizaba giros en el cuarto, se asignaba al grupo 4 (Mosca).

Señales vocales 

Las vocalizaciones de los murciélagos jóvenes que se soltaron desde el aparato de lanzamiento podían caracterizarse, de forma genérica, como sonidos modulados en frecuencia (FM). A la semana de edad, estos sonidos ya recuerdan a las señales de ecolocalización adultas (Fig2).

Entre los 4 y 28 días de edad, los sonidos aumentaron generalmente su frecuencia inicial y su ancho de banda total. Este cambio ontogénico provocó un aumento global de la tasa de barrido.

Los datos cuantitativos del ancho de banda de las señales, de las frecuencias iniciales y finales, de la duración y tasa de barrido se extrajeron solamente del primer armónico de las vocalizaciones del murciélago y se representaron en función de la edad (Fig. 3); los armónicos más altos a veces se representaban pero finalmente fueron excluidos de estas medidas cuantitativas.

Cada punto de los datos resume medidas  de parámetros de sonido de 6 a 17 murciélagos, con la excepción de los valores adultos, basados en los sonidos grabados de dos individuos. Asimismo, se incluyen las medidas repetidas de los murciélagos que se estudiaron dos (N=16) y tres (N=2) veces. Los puntos de los datos representan los valores medios calculados para murciélagos agrupados por edad en intervalos de 3 días (ej. 1 a 3 días, 4 a 6 días, 7 a 9 días). Dentro de cada intervalo de edad existen tres puntos de datos, cada uno muestra un valor medio para los tres sonidos grabados cuando los murciélagos se soltaban "seguidamente" del aparato de lanzamiento. Estos sonidos se nombran como pulso 1, pulso 2 y pulso 3. 

El ancho de banda de la señal aumentó significativamente entre 1 y 25 días de edad (F1,82=110.50, P <0.001; Fig. 3a). Este aumento se debe a un incremento tanto de la frecuencia  inicial (superior) como de la final (inferior) de los sonidos del murciélago (Fig. 3b). La frecuencia final media (inferior) del barrido cambia menos con la edad, un poco por debajo de 20kHz en los sonidos producidos por murciélagos de 10 días de edad y sobre 30kHz en aquéllos producidos por murciélagos de más de 20 días de  edad.

En contraste, la frecuencia media superior del barrido aumentó de aproximadamente 30kHz a 1–3 días  de edad a más de 60kHz a los 21 días de edad  (F1,82=138.1, P <0.001 y F1,82=74.66, P <0.001, respectivamente). La duración de los sonidos del murciélago disminuyó dramáticamente durante la primera semana, manteniéndose después relativamente constante (F1,82=186.8, P<0.001; Fig. 3c).

Durante los primeros días, la duración media del sonido era de aproximadamente 10ms, y a los 4–6 días era de menos de 4ms, disminuyendo aún más hasta 2 ms a los 9 días. 

La tasa de barrido aumentó firmemente durante los primeros 30 días de edad (F1,82=176.0, P 0.001; Fig. 3d). Durante los primeros 9 días, el aumento en la tasa de barrido puede atribuirse al aumento de la frecuencia inicial en FM y a una disminución en la duración del sonido. Más allá de 10 días de edad, el aumento en la tasa de barrido se debe a un incremento global del ancho de banda de la señal con una duración relativamente fija. 

Para cada uno de los parámetros de sonido, también  examinaron si las diferencias entre las medidas tomadas para los tres sonidos eran estadísticamente  fiables. Las diferencias entre el segundo y terceros sonido no eran significantes para ninguno de los parámetros de sonido medidos desde un punto de vista estadístico, y la media de los pulsos 2 y 3 se usó para compararlo con las medidas tomadas para el pulso 1. Había  diferencias fiables entre pulso 1 y la media de los pulsos 2 y 3 para las frecuencia superiores (F1,82=4.58, P <0.04), inferiores (F1,82=4.22, P <0.05)  y para la tasa de barrido (F1,82=7.46, P <0.01). Todas las otras medidas no mostraron diferencias significantes  entre el pulso 1 y la media de los pulsos 2 y 3. 

Dado las diferencias estadísticamente fiables entre el pulso 1 y la media de los pulsos 2 y 3 para algunas de nuestras medidas, examinamos  si este efecto era estable con la edad. 

El efecto de número del pulso era más grande para la medida de la tasa de barrido, kHz/ms (Fig. 4). La  diferencia en la tasa de barrido entre los pulsos 1 y 2 incrementó con la edad, mientras que la diferencia entre los  pulsos 2 y 3 fluctuaron alrededor del cero para todas las edades probadas (Fig. 4).

Se llevaron a cabo dos tests para comparar los cambios en las medidas del sonido tomadas para el pulso 1 y la media de los pulsos 2 y 3 en animales más o menos jóvenes y descubrimos que había diferencias significativas con la edad para las frecuencias superiores (t38=2.50, P <0.02) y para la tasa de barrido  (T36=3.18, P <0.005), con un "salto" entre los animales de 1–13 días de edad y los de 14 días o más.

El número de sonidos emitido por los murciélagos mientras viajaban sobre la almohadilla de espuma aumentaba con la edad, y el intervalo entre pulsos tendía a disminuir (es decir, la tasa de repetición de los sonidos aumentó) con la edad (Fig. 5). A los 12 días de edad, el 70% de los murciélagos mostró un aumento en la tasa de repetición de sonidos cuando eran soltados seguidamente por la puerta del la trampa. Dado que no se tienen grabaciones precisas de la posición del murciélago en relación con el suelo cuando se producía cada sonido, no se pudo establecer si la tasa de repetición del sonido se podría predecir para una distancia dada al camino de espuma. El incremento global en la tasa de repetición del sonido, sin embargo, es consistente con lo que se podría predecir para un murciélago que usase los ecos para guiar su modelo de emisión vocal conforme se acerca al suelo.  

El mayor cambio en el mínimo intervalo entre pulsos ocurrió durante las primeras 2 semanas de edad  (Fig. 6a). Los murciélagos entre 1 y 3 días de edad producían sonidos a un intervalo mínimo superior a 100 ms (proporción de repetición de máximo de menos de 10/s). A las 2 semanas de edad, los murciélagos producían a una tasa máxima de repetición de más de 60/s. 

El número total de sonidos producidos por el murciélago después de soltarlo del aparato de lanzamiento también aumentó con la edad (Fig. 6b).  El número de sonidos producido aumentó entre aproximadamente 1 y 3 semanas de edad, y después se mantuvo estable.

CONCLUSIONES DEL ESTUDIO

La producción de vocalizaciones es esencial para la  supervivencia de un murciélago y durante el desarrollo postnatal son decisivas en el comportamiento y la formación del sistema sonar del adulto.

El análisis espectrográfico de las señales grabadas a murciélagos de edades conocidas revela que los murciélagos incluso de 4 dias de edad solamente emiten sonidos modulados en frecuencia  (FM) durante sus primeros vuelos. Hay que tener precaución, sin embargo, al asignar una función estricta a los sonidos FM grabados.

Los sonidos utilizados principalmente para la ecolocalización también podrían desempeñar un papel funcional en la comunicación. Recíprocamente, los sonidos usados principalmente para comunicación también pueden tener un papel funcional en la ecolocalización. Este solapamiento entre los dos tipos de sonidos es particularmente importante para los murciélagos jóvenes. 

En los murciélagos vespertilionid, la frecuencia y duración  de las vocalizaciones están controladas por la contracción y relajación de los músculos que rodean la laringe. La contracción de estos músculos aumenta la tensión en las membranas laríngeas, y la fonación ocurre durante la relajación. 

La frecuencia a que las membranas laríngeas vibran depende de la intensidad con la que se contraen los músculos. La relajación gradual del músculo produce un barrido FM descendente, y la tasa a la que el músculo se relaja determina la de barrido. 

Los cambios ontogénicos en la frecuencia inicial, en el ancho de banda, en la tasa de barrido y en la duración de los sonidos FM producida por el M.lucifugus puedae reflejar madurez de la laringe y cómo son sus músculos. La madurez  de los órganos respiratorios y su coordinación con la musculatura de los órganos vocales, junto con 

el desarrollo del sistema central que controla las vocalizaciones, también son importantes en el desarrollo de la señal del sonar producida en los murciélagos, aunque la contribución relativa de cada uno no haya sido objeto de estudio.

El desarrollo del aparato vocal coincide con el rápido desarrollo de la musculatura del vuelo, lo que permite unir el comportamiento vocal y en vuelo que son esenciales para la búsqueda de alimento utilizando la ecolocalización. 

Uno de los objetivos de este estudio era obtener medidas indirectas de ecolocalización en murciélagos jóvenes examinando os sonidos que emiten después de ser soltados del aparato de lanzamiento. El M. lucifugus adulto aumentaba a tasa de repetición y disminuía la duración de sus sonidos conforme se acercaban a los objetos, ajustando los modelos de emisión vocales con los cambios en el retraso del eco que varían en función de la distancia al objetivo. 

Los cambios en las características de la vocalización con la distancia del blanco, por tanto, proporcionan un índice del comportamiento activo de la ecolocalización. En el estudio presente, una disminución en el intervalo entre-pulsos (aumento de la tasa de repetición)  se observó en murciélagos de 7 a 10 días de edad, y en el 50% de los murciélagos de 17 días de edad.

Este cambio en la tasa de repetición del sonido durante el descenso a la almohadilla de espuma hace pensar que el murciélago usa la información del eco para guiar el comportamiento vocal y que puede servir como índice de la ecolocalización activa en estos animales.