השבלול והאוזן הפנימית בעטלפים דומים לאלה של כלל היונקים, עם התאמות שמאפשרות להם יכולות שמיעה בתדירויות אולטרסוניות. לצורך השוואה, ניתן לראות כי מכרסמים וציפורים בעלי יכולות שמיעה בטווח תדירויות גבוה מוגבלים לתדירויות של עד 12kHz, בעוד אצל העטלפים אוכלי החרקים ישנן התאמות המאפשרות שמיעה בתדירויות של עד ל-160kHz .
אצל עטלפי FM/CF ניתן למצוא התאמות נוספות המאפשרות התמחות וזיהוי בטווח התדירות הקבועה (מרכיב ה-CF) של הקריאה שלהם. התאמות אלה נחקרו לעומק בעטלפים ממשפחת הפרספיים ובעטלפים המשופמים (Pteronotus parnelii) וכוללות "כוונון" לטווח תדירויות צר של מרכיבי האוזן הפנימית, עם אזור גדול במיוחד המותאם להגיב לתדירות של ההדים החוזרים מקריאות הסונאר של העטלף.
ניתן לראות הבדלים בגדלים של השבלול בין עטלפים עם מרכיבי קריאות שונים, כאשר במספר עטלפי FM/CF קוטרו יכול להגיע עד יותר משליש מרוחב הגולגולת.
הממברנה הבזילרית שבשבלול מסייעת לניתוח התדירויות. בדומה ליונקים אחרים, הרוחב והעובי באזורים שונים של הממברנה אינם אחידים ויוצרים גרדיאנט לאורכה שמגיב לתדירויות שונות. סיגנלים בעלי תדירות גבוהה לרוב גורמים לתזוזה באזורים העבים יותר של הממברנה, וההפך. בהשוואה בין הממברנה הבזילרית של עטלפים שמשתמשים בסונאר לבין הממברנה הבזילרית של יונקים שלא משתמשים בסונאר, ניתן לראות שזו של העטלפים עבה יותר. זו ככל הנראה התאמה לשמיעה בטווח תדרים גבוה.
בממברנה הבזילרית של עטלפי CF/FM, אזור נרחב הוא בעלי עובי ורוחב זהים לטובת ניתוח התדירות של ההדים החוזרים שתואמת את התדירות הקבועה של הקריאה שלהם. לדוגמה, אצל המין "פרסף גדול", אזור גדול ולא פרופורציונלי מהממברנה מגיב לסיגנלים שתדירותם באזור ה-83kHz, שזו התדירות הקבועה של ההד החוזר מקריאות העטלף. אזור זה נקרא "גומה אקוסטית" (acoustic fovea). באופן דומה, במיני פרסף אחרים יהיה אזור גדול המקודד את התדר האופייני למין.
התזוזה של הממברנה הבזילרית גורמת לגירוי של נוירוני שמיעה ראשוניים (תאי שערה), שמכווננים לתדירויות שונות. בעטלפי CF/FM רבים מהם מותאמים לטווח התדירויות של ההדים החוזרים מקריאות הCF ואליו הם מגיבים בעוצמה מקסימלית.
התליל התחתון.
התליל התחתון הוא מבנה במוח האמצעי שמשמש כמרכז לעיבוד מידע שמיעתי. הוא מקבל מידע מגרעין בגזע המוח ושולח אותו הלאה אל קורטקס השמיעה.
העטלפים מודדים את טווח המרחק שלהם מהמטרה באמצעות נוירונים "מכוונני עיכוב" (delay tuned) בתליל התחתון שמגיבים באופן סלקטיבי להפרשי הזמנים שבין הקריאות וההדים החוזרים מהן. הקריאות בהן משתמשים העטלפים לצורכי תקשורת הן לרוב בתדירות נמוכה יותר מאלה שמפיק הסונאר בתהליך האקולוקציה, אז הנוירונים מכוונני העיכוב מאפשרים את ההבדלה בין סוגי הקריאות השונים. במספר מיני עטלפים, התגלה גם כי הנוירונים מגיבים סלקטיבית למשך הקריאה או ההד.
הרגישות של הנוירונים מכוונני העיכוב להפרשי זמנים מתאפשרת במספר דרכים שונות. ראשית, כאשר הם עוברים אקטיבציה, לרוב יגיבו עם פוטנציאל פעולה אחד או פוטנציאלים בודדים. משך התגובה הקצר נותן אינדיקציה טובה לזמן המדויק שבו נקלט הגירוי, ומאפשר תגובה לשני גירויים שהתקבלו בהפרשי זמן קטנים. בנוסף, סף התגובה של נוירונים אלה נמוך מאוד והם מגיבים גם לגירויים חלשים.
במקרה של סיגנלי FM, כל נוירון מכוונן לתדירות מסוימת בסריקה, ולאותה התדירות בהד העוקב. ישנן התאמות גם למרכיב ה-CF שבסיגנל.
קורטקס השמיעה.
קורטקס השמיעה של העטלפים גדול באופן יחסי בהשוואה ליונקים אחרים. בקורטקס סוגי נוירונים שונים, כשכל סוג מתמחה באופן ספציפי בניתוח אספקטים שונים של מטרה נעה. אספקטים אלה יכולים להיות מרחק, מהירות, גודל ותדירות נפנוף בכנפיים של הטרף (המנותחים על ידי האינטרוול בין פולס לבין ההד שלו), אפקט דופלר בתדירויות ההד החוזר ועוד.
מרבית המחקרים עד היום התמקדו בעיבוד המידע בקורטקס השמיעה של העטלף המשופם Pteronotus parnellii. קריאות הסונאר של עטלף זה כוללות מרכיב CF ומרכיב סריקת FM. ממחקרים אלה עלה כי הקורטקס מכיל סדרת "מפות" של מידע שמיעתי, כשכל אחת מסודרת באופן שיטתי בהתבסס על מאפיינים כמו תדירות או אמפליטודה. הנוירונים בכל "מפה" שכזו מגיבים רק לצירוף מסוים של מידע.
סוגי הנוירונים משתנים בין המפות, שמאורגנות לפי מאפיינים אקוסטיים של הקול ויכולות להיות דו ממדיות. המאפיינים השונים של הקריאה וההד שלה משמשים את העטלף להסקת מידע על הטרף שלו.
המפות השונות כוללות:
אזור Frequency Modulated (FM)-Frequency Modulated (FM): הנוירונים באזור זה מגיבים רק לצירוף של מרכיב ה-FM שבקריאה ומרכיב ה-FM שבהד החוזר ממנה. הנוירונים המכונים נוירונים "מכוונני עיכוב" נפוצים באזור זה ומכווננים לקליטת הפרשי זמני ספציפיים בין קריאה להד שלה. כך, הם מסייעים בפענוח הטווח של המטרה. נוירונים אלה מאורגנים בטורים בהתאם להפרש הזמנים הספציפי אליו מכוונן כל נוירון. בכל טור הפרשי הזמנים של הנוירונים בו זהה, ועולה בהדרגה בין טור לטור.
אזור Constant Frequency (CF)- Constant Frequency (CF): באזור זה ישנם נוירוני CF-CF, שמגיבים לצירוף של קריאת CF המכילה שתי תדירויות (קריאה בתדירות 30kHz (CF1) ואחת נוספת בתדירות של 60kHz או 90kHz (CF2 או CF3)) וההד החוזר ממנה. לכן, באזור זה, השינויים שנגרמו לתדירות ההד המוחזר כתוצאה מאפקט דופלר יכולים להיות מושווים לתדירות של הקריאה המקורית ובכך לחשב את המהירות של העטלף ביחס למטרה שלו.
גם באזור זה, המידע מעובד על סמך מיקומו בסידור דמוי המפה של האזור.
האזור מחולק לאזורי CF1-CF2 ו- CF1-CF3. בכל אחת מהחלוקות, תדירות ה- CF1 מסודרת על ציר אחד, המאונך לציר עליו מסודרת תדירות ה- CF2/CF3. ברשת הנוירונים שנוצרה מסידור זה, כל נוירון מותאם לצירוף תדירויות ייחודית שמייצגת מהירות מסוימת.
אזור(DSCF) Doppler-shifted Constant Frequency: אזור זה הוא למעשה מפה של הגומה האקוסטית. הנוירונים באזור זה מסודרים ברשת המורכבת משני צירים- האחד מייצג את האמפליטודה של ההד המוחזר (הזווית עם המטרה) והאחר מייצג את תדירות ההד המוחזר (מידע על מהירות המטרה). בסידור זה, כל נוירון מגיב לצירוף ספציפי של תדירות ואמפליטודה.
הנוירונים באזור זה מגיבים לסיגנלי CF לאחר אפקט דופלר שנמצאים בטווח התדירויות הצר אליו מגיבה הגומה האקוסטית. לפי מחקריו של נובואו סוגה (ביולוג יפני), אזור זה הכרחי כדי להבדיל בין תדירויות שונות.
שימוש בסונאר בבעלי חיים אחרים.
שימוש בסונאר בציפורי גואשרו וסיס קיני המאכל.
מין הגואשרו (עוף השמן) ומספר מינים (כ-16 הידועים כיום) מהסוג סיס קיני המאכל הם העופות היחידים (ולמעשה, ככל הידוע כיום, בעלי החיים היחידים שאינם יונקים) שמשתמשים בסונאר.
הגואשרו הוא עוף לילי הניזון מפירות, וסיס קיני המאכל הוא עוף יומי הניזון מחרקים.
השימוש בסונאר בציפורים התגלה על ידי אלכסנדר פון הומבולדט, שסייר במערה בוונצואלה והבחין בציפורי גואשרו משמיעות קולות נקישה בזמן שעפו במערה. למעשה, הן השתמשו במכניזם סנסורי של אוריינטציה במרחב באמצעות הדי קול החוזרים מקולות שהן מפיקות.
הסונאר בעופות מוגבל לתדירויות נמוכות הנמצאות בטווח השמיעה של האדם ושלהן, ונחשב לפשוט מאוד. זאת בניגוד לסונאר של העטלפים, שמתשמשים בתדירויות גבוהות בטווח האולטרא סאונד (מעל 20kHz).
הפקת הסיגנלים של הסונאר מתבצעת בבית הקול של העופות (syrinx) הממוקם ליד הנקודה בה קנה הנשימה מסתעף לריאות. הסיגנלים מוגדרים כ"קליקים"- כלומר סיגנל אקוסטי קצר שלא כולל שינויים בתדירות לאורך הזמן.
הגואשרו מפיק צרורות של קליקים (בין 2–6) שנתפסים כקליק אחד באוזן האנושית בשל מרווחי הזמן הקצרים שביניהם. אנרגיית הקול מתפלגת בצורה שאינה אחידה בטווח שבין 1kHz ל-15kHz, כאשר טווח התדירות הדומיננטית בחציו הראשון של הקליק נע בין 1.5kHz ל-2.5kHz. התפלגות התדירויות הזו תואמת היטב את טווח השמיעה של הגואשרו. מרבית המינים של סיס קיני המאכל בעלי הסונאר יכולים להפיק קליקים יחידים וגם קליקים "כפולים" (שני קליקים עוקבים), שכמו אצל הגואשרו נתפסים כקליק אחד באוזן האנושית. אולם, ישנם מעט מינים שיכולים להפיק רק קליקים בודדים. מרבית האנרגיה נמצאת בטווח תדירויות שבין 1kHz ל-10kHz.
מטרות השימוש בסונאר אצל העופות עוד לא לגמרי ידועות. ידוע כי הסונאר משמש אותם להתמצאות במרחב ומאפשר להם לקנן במערות חשוכות. הם יעדיפו להשתמש בראייה כאשר תנאי הסביבה מאפשרים זאת כפי שעולה מתצפיות ומגודל העיניים שלהם.לאור זאת, עולה השאלה - האם הוא משמש למטרות נוספות?
על פניו, הקליקים המופקים הם בעלי תדירויות נמוכות ואינם מותאמים לאיתור מטרות קטנות, כמו חרקים. ייתכן כי הגואשרו, הניזון מפירות, משתמש בסונאר לצורכי מציאת מזון. תיעוד של הגואנשרי מפיק קליקים בזמן תעופה ליד עצי דקל נושאי פירות תומך בהשערה זו. אך מפתיע לגלות כי גם מינים מסוימים של סיס קיני המאכל משתמשים באקולוקציה מחוץ למערות בהן מקננים, ומשערים שלשם חיפוש אחר מזון. ייתכן והסונאר משמש גם למטרות תקשורת בין פרטים וייתכן שהוא התפתח מתקשורת כזו במקור.
שימוש בסונאר בלווייתני שיניים.