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 喇叭河 发表于: 2023-4-27 18:12:21|显示全部楼层|阅读模式

[2023年] 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”

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源自:红星新闻
  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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  ↑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
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