金魚有定位系統(tǒng)？科學家發(fā)現(xiàn)一個新穎的實驗方法，解鎖人類大腦GPS的秘密

在大部分時間里，金魚都在玻璃水箱里優(yōu)雅地游來游去，它們看起來時時發(fā)呆的小腦袋瓜里的魚缸是什么樣子？最近，研究人員發(fā)現(xiàn)它們有一個復雜的空間導航系統(tǒng)，可以估算距離。

雖然研究人員此前已經證明，魚類可以有效地在水里進行空間導航，但它們怎么做到這一點的，仍然沒有搞清楚?？茖W家說，了解金魚的腦細胞如何做到這些事，可能有助于了解人腦的內部GPS。“我們想知道這些細胞出現(xiàn)在進化樹上的什么地方，”牛津大學的阿德萊德·西博博士說，他是最新研究的第一作者。

西博和同事在《英國皇家學會學報 B》雜志上發(fā)表文章，描述他們是怎樣做出一個水箱，水箱壁上有 2 厘米寬的黑白垂直條紋，并通過地板上類似的條紋連接起來。

該團隊訓練了九條金魚沿著水箱游泳，當它們游完70厘米后，向它們揮手，它們就會回到起始位置。

然后，團隊還測試了魚是否可以在沒有手勢幫助的情況下估計相同的距離。

對于其中六條金魚，團隊將水箱壁的背景圖案分別切換為 1 厘米寬的垂直條紋、2 厘米正方形的格子圖案以及與魚的行進方向對齊的 2 厘米寬的水平條紋，并將這些結果與當時它們的行進距離進行了比較。

對于每種背景圖案，每條魚都會游走 45 次，并被記錄在視頻中。

研究小組發(fā)現(xiàn)，當金魚在垂直的2 厘米寬條紋背景之下，平均行程為 74 厘米，上下移動平均距離為17 厘米。當背景切換到格子圖案時，也發(fā)現(xiàn)了類似的結果。然而，當條紋垂直但變得狹窄時，這條魚明顯更快地轉身返回——高估了它們行進的距離約 36%。

當使用水平條紋時，魚游的距離變化很大。 “每條魚完全不一致?！蔽鞑┱f。

研究小組表示，這一結果表明金魚使用了一種基于環(huán)境視覺密度的“光流機制”——換句話說，它們跟蹤垂直模式在黑白之間切換的頻率，以估計它們走了多遠。當條紋的寬度減小時，金魚認為時間似乎過得更快，魚高估了它們游了多遠。光流是物體在三維空間中的運動在二維像平面上的投影。

西博說，這是基于視覺特征的角運動（注），包括人類在內的哺乳動物使用了不同的光流機制。然而，結果表明，基于視覺的距離信息使用出現(xiàn)在我們進化的早期，因為它廣泛存在于不同的動物群體中。

研究小組表示，其他機制也可能在起作用，并指出當它們的起始位置更接近水箱末端時，金魚在測量距離方面更準確，而對于某些魚來說，它們的鰭拍打次數(shù)與它們游了多遠有關。

未參與這項研究的達勒姆大學的科林·利弗教授說，這項研究表明金魚至少部分使用光流速率來估計距離，盡管也可能使用其他線索。

“這項研究很重要而且很新穎，因為雖然我們已經知道魚會對有關方向和距離的幾何信息做出反應，但我們不知道它們如何估計距離，”他說。

“探索魚類空間測繪是令人興奮的，因為魚類導航進化時間比哺乳動物在進化樹上更早發(fā)生，而且魚類導航必須更充分地協(xié)調垂直維度（相比大多數(shù)哺乳動物而言）?！?/p>

注：在運動生物力學中，角運動體現(xiàn)為運動員進行的轉圈、翻轉、扭轉、單腳尖旋轉、轉向和擺動等動作。在運動中，這些詞語都代表著角運動。

橙柿互動記者 金盈盈 綜合報道