神經(jīng)科學(xué)家首次將感覺和運動系統(tǒng)映射到海豚的大腦中。英國皇家學(xué)會學(xué)報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區(qū)域與聽覺系統(tǒng)有關(guān)，這與大多數(shù)哺乳動物主要處理單一區(qū)域的聲音不同。
埃默里大學(xué)的神經(jīng)科學(xué)家、這項研究的主要作者格雷戈里伯恩斯(Gregory Burns)說：“海豚是非常聰明的群居動物，但人們對它們的大腦功能知之甚少，所以它們?nèi)匀幌鄬ι衩?。”“我們現(xiàn)在有了整個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散張量成像技術(shù)應(yīng)用于12年前死于北卡羅來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)展起來的，它僅用于研究死亡的人、靈長類動物和大鼠。
這項研究的重點是海豚的聽覺系統(tǒng)，因為海豚和其他幾種動物，如蝙蝠，使用回聲定位來感知它們的環(huán)境。伯恩斯說：“我們發(fā)現(xiàn)，海豚大腦中可能有許多與聽覺信息相關(guān)的區(qū)域，神經(jīng)通路看起來與蝙蝠相似?！边@令人驚訝，因為海豚和蝙蝠在進化樹中相距甚遠(yuǎn)。他們在幾千萬年前就已經(jīng)分化了，但他們的大腦可能已經(jīng)發(fā)展出了類似的機制，不僅能聽到聲音，還能創(chuàng)造心理圖像。"
“幾十年來，我們一直認(rèn)為海豚大腦有一個主要的聽覺區(qū)域，”合著者洛里馬里諾說，他是一名神經(jīng)科學(xué)家，專門研究海豚、鯨魚和其他鯨目動物的大腦。"這項研究表明，海豚的大腦比我們意識到的要復(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物倡導(dǎo)中心的執(zhí)行主任。
埃默里收集了一些保存下來的鯨腦，這些鯨腦是馬里諾通過他在北卡羅萊納大學(xué)威爾明頓分校的同事收集的。當(dāng)海豚和鯨魚擱淺時，各種環(huán)境機構(gòu)會做出反應(yīng)，拯救動物并把它們送回大海。如果動物死亡，一些動物可以留作科學(xué)研究。
目前，這項研究使用了埃默里系列中常見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可以檢測水分子沿著這些纖維軌跡的運動。
研究人員使用了一種特殊的DTI技術(shù)來研究牛津大學(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的時間，因為它們含有更少的水。海豚的大腦是一個特殊的挑戰(zhàn)，因為它們很大，有足球那么大，并且已經(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。
“信號很弱，但它就在那里，”伯恩斯說。"每個樣本需要將近12個小時的掃描."
來自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，海豚聽覺神經(jīng)進入腦干區(qū)，與顳葉(許多陸生哺乳動物的聽覺區(qū))和大腦靠近主視覺區(qū)頂點的另一部分相連。
研究人員假設(shè)海豚有不止一個與聲音相關(guān)的神經(jīng)區(qū)域，因為它們將聲音用于不同的目的。
海豚發(fā)出咔噠聲、尖叫聲、口哨聲和突發(fā)脈沖來交流、導(dǎo)航和捕獵。回聲定位允許他們通過從表面反彈聲音來感知物體。
馬里諾說：“海豚是動物界生物聲納最復(fù)雜的使用者。"他們很容易找到藏在海灘上的魚。"
實驗表明，海豚可以在一個隱藏而復(fù)雜的三維形狀上進行回聲定位，然后通過視覺識別出那個形狀?！八鼈兛梢栽谝曈X和聽覺之間快速來回移動，”馬里諾說。
她補充說，一只海豚的回聲定位信號和回聲可能會被另一只海豚接收到。“它們擁有復(fù)雜的通訊系統(tǒng)，并有獨特的能力發(fā)出不同類型的聲音，比如同時發(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：“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物的存檔大腦開辟了可能性?！?
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