人們一直認(rèn)為果蠅“頭腦”簡單,，俗話說“沒頭的蒼蠅”,。但中國科學(xué)院生物物理所研究員唐世明研究成果修正了人們的“偏見”。與人類智商差別極大的低等動物的果蠅,，同樣有著過目不忘,、能夠吸取經(jīng)驗教訓(xùn)的本領(lǐng)，具備高等動物的識別特征和具有復(fù)雜的視覺信息處理機(jī)制,。他作為第一作者的《果蠅的視覺模式識別具有視網(wǎng)膜位置不變性》論文,，發(fā)表在8月13日出版的美國《科學(xué)》雜志上。
以唐世明帶領(lǐng)的課題組為主通過與德國同行合作,，使用自行研制的一個細(xì)小飛行模擬器,，觀察檢測果蠅的視覺模式識別能力，果蠅的身體包括眼睛都被固定在一個力矩測量裝置上,，果蠅雖然不能飛走,，但所看到的視覺目標(biāo)可以受果蠅飛行扭矩的控制移動，就像果蠅在不同的圖形間飛來飛去一樣,。實驗中,，當(dāng)果蠅試圖轉(zhuǎn)向某個圖形時，身體會受到熱懲罰,，經(jīng)過一段時間訓(xùn)練，而較多地轉(zhuǎn)向另一個安全圖形,。唐世明的妻子許書平充當(dāng)實驗員,，成功地操縱了這一實驗，也成為發(fā)表論文的四位作者之一,。
曾學(xué)習(xí)機(jī)器人控制專業(yè)的唐世明,，發(fā)揮他學(xué)科交叉的優(yōu)勢，發(fā)現(xiàn)并證明了果蠅的視覺具有位置不變性,，也就是說,，當(dāng)物體出現(xiàn)在視野的不同位置，或者物體按比例縮放,、物體旋轉(zhuǎn)一定角度后,，果蠅仍然能夠?qū)⑦@一物體識別出來。
外國專家評論所說,，唐世明的這一研究成果證明,，“僅具有簡單神經(jīng)系統(tǒng)的果蠅，可能使用了與高等動物類似的視覺信息處理機(jī)制,，比如在靈長類動物上發(fā)現(xiàn)的重要的高級知覺機(jī)制”,。這一發(fā)現(xiàn),，使得昆蟲視覺與脊椎動物視覺在認(rèn)知層面上統(tǒng)一起來，是昆蟲視覺神經(jīng)機(jī)制研究取得的一個重大突破,。
中國科學(xué)院生物物理所３３歲的青年科學(xué)家唐世明,，經(jīng)過１年多來對果蠅進(jìn)行巧妙的實驗設(shè)計和研究，發(fā)現(xiàn)并證明低等動物與高等動物特別是人一樣具有相同的視覺不變性,，即同樣的圖案出現(xiàn)在視野的不同位置仍能被識別,，或圖案按比例縮放后仍能被識別，或圖案旋轉(zhuǎn)一定角度后仍能被識別,。它表明果蠅的頭腦具有復(fù)雜的視覺處理機(jī)制,，對于人類關(guān)于視覺神經(jīng)機(jī)制的研究及進(jìn)化論哲學(xué)認(rèn)識都有重要啟示。該研究論文發(fā)表在８月１３日出版的第３０６期美國《科學(xué)》雜志上,。
據(jù)介紹,，此前人們一直認(rèn)為果蠅頭腦簡單，只能按模板匹配識別圖形,，如果遇到同樣目標(biāo),，位置稍有改變就認(rèn)不出來了。相關(guān)研究也認(rèn)為,，螞蟻用左眼不能認(rèn)出右眼看過的東西,。唐世明的研究成果改變了人們以往對昆蟲視覺的理解，使昆蟲視覺與脊椎動物視覺在認(rèn)知層面上統(tǒng)一起來,。
唐世明在８月１３日舉行的新聞發(fā)布會上介紹,，該項研究成功的關(guān)鍵在于他“對簡單問題的巧妙思 考”。他畢業(yè)于北京航空航天大學(xué)火箭和飛機(jī)專業(yè),，曾經(jīng)在碩士和博士學(xué)習(xí)期間,，對自動化控制、機(jī)器人有過頗深研究,。由于自動化控制與人工智能密不可分,，他對生物體的視覺識別也產(chǎn)生了濃厚興趣，于是設(shè)計使用飛行器模擬器檢測果蠅的視覺模式識別能力,。
他把果蠅的身體包括眼睛都固定在一個力矩測量裝置上,，果蠅雖然不能飛走，但所看的視覺目標(biāo)可以受果蠅飛行扭矩的控制移動,，就像果蠅在不同圖形間飛來飛去一樣,。實驗中，當(dāng)果蠅試圖轉(zhuǎn)向某個圖形時,，身體會受到熱懲罰,，經(jīng)過一段時間訓(xùn)練，果蠅就知道其中某個圖形是危險的,，而較多地轉(zhuǎn)向另一個安全圖形,。嚴(yán)密的邏輯思維和巧妙的實驗設(shè)計使唐世明的研究突破了果蠅視覺不變性的關(guān)鍵,。
據(jù)中科院生物物理所有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)介紹，唐世明的原創(chuàng)性儀器研制和嶄新的實驗?zāi)Ｊ?，不僅為他的研究目的打下了良好的方法學(xué)基礎(chǔ),，而且是具有自主知識產(chǎn)權(quán)的發(fā)明，打破了德國人對該項技術(shù)的壟斷,，使我國在該領(lǐng)域中的系列研究得以在國內(nèi)完全獨立地開展,。
據(jù)科學(xué)家們介紹，視覺不變性背后隱藏著深奧的神經(jīng)機(jī)制,，目前人類還不能從本質(zhì)上解釋視覺不變性,，這也是理解腦最主要的障礙之一。視覺不變性的神經(jīng)機(jī)制研究將揭示概念如何形成,、如何儲存,，有了概念才有思維和內(nèi)心世界的構(gòu)建，因而視覺不變性研究將是理解腦之智慧的關(guān)鍵和切入點,。
