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皇冠官网平台:大脑若何判断危险信号 科学家发现“警戒局限”

日期:2020-08-25 浏览:

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在庞大多变的自然环境中,大脑若何快速、简练、精准地判断天敌信号,并第一时间发生合适的防御反映,是物种得以生计与繁衍的主要条件,也是科学家历久致力于破解的谜题。

中国科学院深圳先进技术研究院研究员王立平团队克日在“动物大脑快速防御天敌反映的简朴计谋”方面有了最新发现,相关功效发表于国际学术期刊《BMC生物学》(BMC Biology)。该研究展现了小鼠的大脑在处置视觉线索时,存在一个用于检测天敌的“警戒局限”,通过这种方式可以快速识别危险信号,并诱发防御反映。助理研究员杨星、刘清晴和博士生钟金玲为该论文的配合第一作者,王立平研究员为通讯作者。

杨星说,自然环境中充斥着种种庞大的感受线索,动物需要基于这些线索作出判断。一方面,它们需要快速检测到迫近的天敌,并接纳适当的防御行为,来确保自身的平安;另一方面,它们不能对非危险性线索,好比飞过的昆虫做出过分反映,以免白白花费体力并错失获得食物和配偶的机遇。这是动物在漫长的进化过程中逐渐形成的本能,对动物的生计和繁衍至关主要。

“视觉线索是动物快速检测危险的主要依据,此前研究常用一个逐渐扩大的阴影圆盘来模拟捕食者的攻击,并乐成诱发了小鼠的本能防御反映。这说明,若是只基于某些要害视觉线索举行判断,可能会忽略掉一些细节。”杨星示意。

那么,动物到底基于哪些视觉线索来判断风险,又有哪些线索是不需要过多关注的呢?在研究过程中,研究团队开发了基于红外触摸屏的小动物行为自动监测系统。该系统通过给小鼠设定视觉刺激,纪录小鼠在遇到视觉刺激时的反映参数。

王立平告诉记者,科研团队的自动检测系统,可以纪录小鼠在装置内的行为数据,好比小鼠巨细、位置以及对应的时间,凭据这些数据,科研团队可以盘算小鼠逃跑的速率、僵直的时间、站立的次数,等等,数据的采集和后续的盘算和统计都可由程序完成,可以说这一系统基本实现了小鼠行为数据采集和剖析的自动化。

研究人员通过监测系统,给小鼠出现一系列以差别速率扩大、具有差别巨细的圆盘阴影,纪录并量化剖析了小鼠由这些视觉刺激引发的行为反映,包罗逃跑、僵直和站立等。团队发现,小鼠对圆盘阴影的巨细转变和扩大速率的检测存在一个“警戒局限”,即巨细处于10°至40°,扩大速率在57°每秒至320°每秒这个局限内的圆盘阴影,更容易引发强烈的逃跑反映。

王立平说,基于研究中发现的“警戒局限”,在进一步的验证中,研究团队凭据动物巨细和来袭速率,模拟仓鸮、蜻蜓、苍蝇等动物对小鼠的视觉刺激。

团队发现,捕食鼠类的猛禽,如黑翅鸢、仓鸮等,它们在捕食过程中的影像,基本相符小鼠的“警戒局限”,而低危险性的视觉线索,如苍蝇、蜻蜓等昆虫靠近的影像,则与“警戒局限”不重合或只有很少的重合。由此推测,“警戒局限”代表发动攻击的捕食者所具有的配合视觉特征。

经由系列实验后,团队得出小鼠检测捕食者的计谋:小鼠基于视觉线索是否处于警戒局限来做出反映,而不是为差别的天敌“定制”特定的检测机制,这个简朴的计谋,有助于小鼠快速且精准地辨识真正的危险。王立平说,该研究将有助于明白大脑处置危险信号的神经机制及其进化意义。