射水魚 瞬間思維造就水下神槍手

2008年01月07日13:32  來源:科學時報

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射水魚能夠噴射水柱捕獲獵物。(圖片提供:Volker Runkel,Stefan Schuster/德國埃爾蘭根-紐倫堡大學)
射水魚能夠噴射水柱捕獲獵物。(圖片提供:Volker Runkel,Stefan Schuster/德國埃爾蘭根-紐倫堡大學)
  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,並在一剎那作出反應,截這顆飛行中的“炮彈”。然而研究人員最近發現,魚類的智商盡管與人類相差甚遠,但它們卻能夠完成類似的復雜追蹤,並作出快速反應。

  射水魚是一種淡水魚,它能夠射出2米遠的水柱,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准,以免獵物飛上岸,或者讓其他同類搶了先。通過練習,射水魚的這門絕技逐漸達到了爐火純青的境界。

  魚類的這種捕手段——及其快速思考的本領——讓德國埃爾蘭根—紐倫堡大學的神經科學家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將昆虫放置在射水魚視線之外的平台上,隨后利用爆炸將這些昆虫吹入水中。為了給射水魚的工作增加難度,研究人員有時會利用不同的平台,有時會使用多樣的昆虫。在每項實驗中,研究人員均測量了射水魚從發現昆虫到游向獵物的時間。

  研究人員發現,無論情況多麼復雜,射水魚都能夠發現目標。它們的反應非常快(有時隻需40毫秒)——幾乎在射水魚發現這些從平台上被吹下的昆虫的同時,后者便已經被擊落了。這意味著射手魚並不需要知道獵物如何以及何時被吹下平台便能夠確定獵物的位置。事實上,這些小魚能夠觀察昆虫的飛行狀況並且迅速獲得它們的軌跡。射水魚甚至能夠追蹤那些遙遠或與它們的視線具有一定角度的放置昆虫的平台。

  在一項實驗中,Schuster和Schlegel同時從不同的方向向水面吹下兩隻昆虫,目的是測試射水魚是否會因此產生混亂,以及向何處發射水柱。結果顯示,射水魚通常會選擇距離自己近的昆虫下手,並且在最短的時間內游到獵物落水的地點,其間,射水魚並不會因另一隻昆虫的存在而分心。研究人員在1月4日出版的美國《科學》雜志上報告了這一研究成果。

  更多的研究表明,昆虫的活動刺激了射水魚大腦中的6條神經回路。魚眼接收的有關昆虫運動速度、方向及高度的信息,通過最短的路徑被傳遞到運動神經元,從而指導射水魚的反應。與此同時,魚的后腦會將這些信息與其他因素——例如魚與昆虫軌跡之間的相對位置——進行結合。

  美國加利福尼亞大學洛杉磯分校的認知神經科學家Russell Poldrack表示,這項研究成果“通過証明在非常簡單的系統中也能夠形成非常智慧的行為,從而為研究人類認知神經科學提供了重要例証”。他說:“這些魚的本領真的令人贊嘆。”(群芳 譯自www.science.com ,1月6日)

(責編:張文君)
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