生物谷報(bào)道：要想成為一名出色的足球守門員絕對不是件容易事,，它需要對足球的速度、方向和高度作出瞬間判斷,，并在一剎那作出反應(yīng)，截住這顆飛行中的“炮彈”。然而研究人員最近發(fā)現(xiàn),，魚類的智商盡管與人類相差甚遠(yuǎn)，但它們卻能夠完成類似的復(fù)雜追蹤,，并作出快速反應(yīng),。
射水魚是一種淡水魚，它能夠射出2米遠(yuǎn)的水柱,，擊落懸浮在水面上的毫無覺察的獵物,。這就要求射水魚的動作要快而準(zhǔn)，以免獵物飛上岸,，或者讓其他同類搶了先,。通過練習(xí)，射水魚的這門絕技逐漸達(dá)到了爐火純青的境界,。
魚類的這種捕食手段——及其快速思考的本領(lǐng)——讓德國埃爾蘭根—紐倫堡大學(xué)的神經(jīng)科學(xué)家Stefan Schuster和研究生Thomas Schlegel感到百思不得其解,，他們均對大腦如何作出判斷很感興趣。Schuster和Schlegel將昆蟲放置在射水魚視線之外的平臺上,，隨后利用爆炸將這些昆蟲吹入水中,。為了給射水魚的工作增加難度，研究人員有時(shí)會利用不同的平臺,，有時(shí)會使用多樣的昆蟲,。在每項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，研究人員均測量了射水魚從發(fā)現(xiàn)昆蟲到游向獵物的時(shí)間,。
研究人員發(fā)現(xiàn),，無論情況多么復(fù)雜，射水魚都能夠發(fā)現(xiàn)目標(biāo),。它們的反應(yīng)非?？欤ㄓ袝r(shí)只需40毫秒）——幾乎在射水魚發(fā)現(xiàn)這些從平臺上被吹下的昆蟲的同時(shí)，后者便已經(jīng)被擊落了,。這意味著射手魚并不需要知道獵物如何以及何時(shí)被吹下平臺便能夠確定獵物的位置,。事實(shí)上，這些小魚能夠觀察昆蟲的飛行狀況并且迅速獲得它們的軌跡。射水魚甚至能夠追蹤那些遙遠(yuǎn)或與它們的視線具有一定角度的放置昆蟲的平臺,。
在一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中,，Schuster和Schlegel同時(shí)從不同的方向向水面吹下兩只昆蟲，目的是測試射水魚是否會因此產(chǎn)生混亂,，以及向何處發(fā)射水柱,。結(jié)果顯示，射水魚通常會選擇距離自己近的昆蟲下手,，并且在最短的時(shí)間內(nèi)游到獵物落水的地點(diǎn),，其間，射水魚并不會因另一只昆蟲的存在而分心,。研究人員在1月4日出版的美國《科學(xué)》雜志上報(bào)告了這一研究成果,。
更多的研究表明，昆蟲的活動刺激了射水魚大腦中的6條神經(jīng)回路,。魚眼接收的有關(guān)昆蟲運(yùn)動速度,、方向及高度的信息，通過最短的路徑被傳遞到運(yùn)動神經(jīng)元,，從而指導(dǎo)射水魚的反應(yīng),。與此同時(shí)，魚的后腦會將這些信息與其他因素——例如魚與昆蟲軌跡之間的相對位置——進(jìn)行結(jié)合,。
美國加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校的認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)家Russell Poldrack表示,，這項(xiàng)研究成果“通過證明在非常簡單的系統(tǒng)中也能夠形成非常智慧的行為，從而為研究人類認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)提供了重要例證”,。他說：“這些魚的本領(lǐng)真的令人贊嘆,。”（生物谷援引科學(xué)網(wǎng) 群芳 譯自www.science.com ，1月6日）
生物谷推薦原始出處：
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Science 4 January 2008:
Vol. 319. no. 5859, pp. 104 - 106
DOI: 10.1126/science.1149265
Small Circuits for Large Tasks: High-Speed Decision-Making in Archerfish
Thomas Schlegel and Stefan Schuster*
The enormous progress made in functional magnetic resonance imaging technology allows us to watch our brains engage in complex cognitive and social tasks. However, our understanding of what actually is computed in the underlying cellular networks is hindered by the vast numbers of neurons involved. Here, we describe a vertebrate system, shaped for top speed, in which a complex and plastic decision is performed by surprisingly small circuitry that can be studied at cellular resolution.
Universität Erlangen-Nürnberg Institut für Zoologie II, Staudtstrasse 5, D-91058 Erlangen, Germany.
* To whom correspondence should be addressed. E-mail: [email protected]
