神經(jīng)科學(xué)家首次將感覺(jué)和運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)映射到海豚的大腦中。英國(guó)皇家學(xué)會(huì)學(xué)報(bào)B正在公布研究結(jié)果，結(jié)果顯示，海豚大腦中至少有兩個(gè)區(qū)域與聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)有關(guān)，這與大多數(shù)哺乳動(dòng)物主要處理單一區(qū)域的聲音不同。
埃默里大學(xué)的神經(jīng)科學(xué)家、這項(xiàng)研究的主要作者格雷戈里伯恩斯(Gregory Burns)說(shuō)：“海豚是非常聰明的群居動(dòng)物，但人們對(duì)它們的大腦功能知之甚少，所以它們?nèi)匀幌鄬?duì)神秘。”“我們現(xiàn)在有了整個(gè)海豚大腦的第一張照片，以及大腦內(nèi)部所有的白質(zhì)連接。”
研究人員將一種新的擴(kuò)散張量成像技術(shù)應(yīng)用于12年前死于北卡羅來(lái)納州海灘的兩只海豚的大腦。在非活體大腦中使用DTI的方法是最近發(fā)展起來(lái)的，它僅用于研究死亡的人、靈長(zhǎng)類動(dòng)物和大鼠。
這項(xiàng)研究的重點(diǎn)是海豚的聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)，因?yàn)楹ｋ嗪推渌麕追N動(dòng)物，如蝙蝠，使用回聲定位來(lái)感知它們的環(huán)境。伯恩斯說(shuō)：“我們發(fā)現(xiàn)，海豚大腦中可能有許多與聽(tīng)覺(jué)信息相關(guān)的區(qū)域，神經(jīng)通路看起來(lái)與蝙蝠相似?！边@令人驚訝，因?yàn)楹ｋ嗪万鹪谶M(jìn)化樹(shù)中相距甚遠(yuǎn)。他們?cè)趲浊f(wàn)年前就已經(jīng)分化了，但他們的大腦可能已經(jīng)發(fā)展出了類似的機(jī)制，不僅能聽(tīng)到聲音，還能創(chuàng)造心理圖像。"
“幾十年來(lái)，我們一直認(rèn)為海豚大腦有一個(gè)主要的聽(tīng)覺(jué)區(qū)域，”合著者洛里馬里諾說(shuō)，他是一名神經(jīng)科學(xué)家，專門研究海豚、鯨魚(yú)和其他鯨目動(dòng)物的大腦。"這項(xiàng)研究表明，海豚的大腦比我們意識(shí)到的要復(fù)雜得多。"
馬里諾曾是埃默里大學(xué)的一名教師，目前是猶他州金梅拉動(dòng)物倡導(dǎo)中心的執(zhí)行主任。
埃默里收集了一些保存下來(lái)的鯨腦，這些鯨腦是馬里諾通過(guò)他在北卡羅萊納大學(xué)威爾明頓分校的同事收集的。當(dāng)海豚和鯨魚(yú)擱淺時(shí)，各種環(huán)境機(jī)構(gòu)會(huì)做出反應(yīng)，拯救動(dòng)物并把它們送回大海。如果動(dòng)物死亡，一些動(dòng)物可以留作科學(xué)研究。
目前，這項(xiàng)研究使用了埃默里系列中常見(jiàn)的海豚和泛熱帶海豚的大腦。
先前使用磁共振成像(MRI)的研究揭示了鯨類大腦的復(fù)雜解剖結(jié)構(gòu)。然而，核磁共振掃描只捕捉大腦基本結(jié)構(gòu)的圖像。
DTI關(guān)注的是大腦的白質(zhì)，或連接神經(jīng)元和大腦灰質(zhì)不同區(qū)域的纖維通路。DTI可以檢測(cè)水分子沿著這些纖維軌跡的運(yùn)動(dòng)。
研究人員使用了一種特殊的DTI技術(shù)來(lái)研究牛津大學(xué)的合作者肖恩?？怂估?、薩德賈巴巴迪和卡拉米勒開(kāi)發(fā)的死后大腦。
在人腦中，DTI掃描大約需要20分鐘。然而，掃描尸檢大腦需要更長(zhǎng)的時(shí)間，因?yàn)樗鼈兒懈俚乃：ｋ嗟拇竽X是一個(gè)特殊的挑戰(zhàn)，因?yàn)樗鼈兒艽?，有足球那么大，并且已?jīng)保存了很多年。它們只保留少量通常在健康組織中發(fā)現(xiàn)的水分。
“信號(hào)很弱，但它就在那里，”伯恩斯說(shuō)。"每個(gè)樣本需要將近12個(gè)小時(shí)的掃描."
來(lái)自DTI掃描的數(shù)據(jù)使研究人員能夠高度詳細(xì)地繪制白質(zhì)通路，這基本上是海豚大腦的接線圖。結(jié)果表明，海豚聽(tīng)覺(jué)神經(jīng)進(jìn)入腦干區(qū)，與顳葉(許多陸生哺乳動(dòng)物的聽(tīng)覺(jué)區(qū))和大腦靠近主視覺(jué)區(qū)頂點(diǎn)的另一部分相連。
研究人員假設(shè)海豚有不止一個(gè)與聲音相關(guān)的神經(jīng)區(qū)域，因?yàn)樗鼈儗⒙曇粲糜诓煌哪康摹?
海豚發(fā)出咔噠聲、尖叫聲、口哨聲和突發(fā)脈沖來(lái)交流、導(dǎo)航和捕獵?；芈暥ㄎ辉试S他們通過(guò)從表面反彈聲音來(lái)感知物體。
馬里諾說(shuō)：“海豚是動(dòng)物界生物聲納最復(fù)雜的使用者。"他們很容易找到藏在海灘上的魚(yú)。"
實(shí)驗(yàn)表明，海豚可以在一個(gè)隱藏而復(fù)雜的三維形狀上進(jìn)行回聲定位，然后通過(guò)視覺(jué)識(shí)別出那個(gè)形狀?！八鼈兛梢栽谝曈X(jué)和聽(tīng)覺(jué)之間快速來(lái)回移動(dòng)，”馬里諾說(shuō)。
她補(bǔ)充說(shuō)，一只海豚的回聲定位信號(hào)和回聲可能會(huì)被另一只海豚接收到。“它們擁有復(fù)雜的通訊系統(tǒng)，并有獨(dú)特的能力發(fā)出不同類型的聲音，比如同時(shí)發(fā)出咔嗒聲和口哨聲?！?
研究人員希望他們的海豚神經(jīng)線路圖能幫助解開(kāi)海豚內(nèi)心的秘密，包括它們?nèi)绾谓涣骱透兄h(huán)境。
伯恩斯說(shuō)：“我們的研究首次將這種DTI技術(shù)應(yīng)用于海豚大腦和一個(gè)有著十多年歷史的標(biāo)本。”“我們的成功為使用這一工具研究世界各地博物館收藏的各種神奇動(dòng)物的存檔大腦開(kāi)辟了可能性?！?
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