检测金鱼如何用脑回路导航，科学家把15条金鱼变成“电子鱼”

源自：红星新闻

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　　鱼类如何使用与人类等哺乳动物不同的大脑回路来进行导航？为了研究这一问题，以色列内盖夫本-古里安大学的神经科学家、博士生里尔·科恩和同事们为15条金鱼分别配备了一个电子头套，这个头套看起来像“电子鱼”会戴的装置。研究人员好奇鱼在游动时的大脑活动机制，以及这种机制与其他有大脑的生物──例如人类──的机制有何不同。他们测量了金鱼在水里游动时的神经活动，并于4月25日发表了相关论文。
　　参与研究的神经科学家罗南·塞格夫说：“导航是行为的一个极其重要的方面，因为我们通过导航来寻找食物，寻找庇护所，逃避捕食者。”

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上传时间: 2023-4-27 18:14

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　　↑配备电子头套的金鱼
　　为研究金鱼如何导航
　　科学家为它们装上电子头套
　　据报道，为了进行检测，研究人员们必须给金鱼装上一个电子头套，而这个过程需要非常小心。因为金鱼的大脑，看起来有点像小扁豆，只有约1.5cm长。“在显微镜下，我们打开了（金鱼）脑部，并把电极放在里面。”里尔·科恩说，他对金鱼进行了脑部手术，将穿过鱼头骨小孔的电极连接到其头部的记录设备上。每个电极的直径很小，只有一根头发丝那么细。
　　里尔·科恩表示，想找到一种在“岸上”进行手术而不伤害试验对象（金鱼）的方法同样棘手。他说：“鱼需要水，而且你需要它不动。”他和同事把水和麻醉剂注入鱼的嘴里，解决了这两个问题。
　　金鱼大脑里的电极连接着一个传感器，该设备可以监测神经元活动，研究人员将其密封在一个防水盒中，安装在鱼的额头上。为了防止传感器给鱼增加压力，妨碍其游泳能力，研究人员还在设备上附加了塑料泡沫浮力材料。
　　从麻醉中醒来后，这些鱼在一个长约60cm，宽约15cm的水箱中游动。研究人员检测发现，像哺乳动物一样，鱼有“边界向量”神经元，能检测到鱼在特定方向上与边界的距离。鱼游得越靠近水箱边缘，它们大脑中的神经元就越活跃。当金鱼接近一个边界或障碍物时，神经元会更快地燃烧。
　　金鱼脑回路：
　　靠探测与障碍物距离来定位
　　塞格夫说，哺乳动物的神经元可以定位精确位置。对人类来说，我们可以根据当下位置和周围环境构建“地图”，明白“我在这里”。而对鱼来说，它接收的是“我在这个轴线上的这个位置”“我在那个轴线上的这个位置”。通过综合不同方向上“离障碍物有多远”的信息，金鱼能够在空间中确定自己的方向。
　　科恩怀疑，不同种类动物导航系统有不同，可能与它们在其栖息地周围面临不同挑战有关。他说，比方说，金鱼的“家”在水里，水流不断变化。这可能意味着，对鱼来说，“知道与环境中某个突出特征的距离比知道确切的位置更容易。”
　　据报道，所有实验都通过了以色列内盖夫本-古里安大学动物福利委员会的批准，研究人员在试验后对15条金鱼实施了安乐死，以便能进一步检查金鱼的大脑。
　　牛津大学的生物学家阿德莱德·西博斯没有参与这项研究，她评论说，这个项目“相当惊人”，也很重要。“我们正在改变很多动物的环境，”她说，如果人类能了解一种动物是如何导航的，就能了解这类动物能否应对环境变化挑战。

⊙记者：邓纾怡

　　编辑郭庄 责编：冯玲玲