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    • 海狮的胡须帮助它们触摸周围的世界,就像我们的指尖一样

      海狮的胡须帮助它们触摸周围的世界,就像我们的指尖一样插图

      人类拥有惊人的指尖。它们很敏感,可以在物体上移动以感受它们的柔软度、质地、大小和形状。这些运动既复杂又“特定于任务”。这意味着您可以根据您想对一个物体的感受采取不同的动作。

      我们挤压或推动物体来判断柔软度,并通过物体边缘的感觉来判断大小和形状。如果你想感受一个物体的质感,你可以用指尖在表面上扫一扫。

      能够采用不同的运动策略表明我们可以精确地控制我们的指尖运动并借鉴我们过去的经验,以便关注物体的重要方面——例如形状的边缘和纹理的表面。

      这意味着我们可以高度控制我们的感官知觉,我们称之为主动触摸感应。

      哺乳动物的触摸感应

      大多数哺乳动物的指尖不像人类那样可移动或敏感。相反,他们有胡须,这是他们脸上的触感毛发,用于引导运动、觅食和探索物体。

      几十年来,神经科学家一直在研究胡须,尤其是在实验室大鼠和小鼠身上,试图了解胡须发出的信号是如何在大脑中处理的。但直到现在我们才意识到胡须也以惊人的策略移动,就像我们的手指一样。

      大鼠、小鼠和其他一些哺乳动物可以通过称为“搅拌”的来回扫描运动来移动它们的胡须。搅拌是哺乳动物可以做出的最快的运动之一,在老鼠身上每秒发生 25 次。

      当大鼠和小鼠接触物体时,它们也会采取其他的胡须运动。这些包括将胡须聚集在一起,使更多的胡须接触到表面,轻触以在表面上发出更清晰的信号,以及减慢胡须的运动速度,使它们接触表面的时间更长。

      但是没有人知道动物是否可以专门为不同的任务调整它们的胡须运动。

      这种“特定于任务的”运动将是一个令人兴奋的发现,因为它表明对传感器和感知的精确控制水平。

      选择候选物种

      回答这个重要问题的第一步是为我们的调查选择一个可能的候选物种。

      鳍足类动物,包括海豹、海狮和海象,有特别粗长的胡须,这使得它们比老鼠等小型哺乳动物的胡须更容易测量。

      它们还有一些哺乳动物中最敏感的胡须——它们可以像人类指尖一样灵敏地检测纹理和形状,即使在我们的手指麻木的冷水中也是如此。

      它们也是可移动的。我们之前已经发现,与斑海豹和太平洋海象相比,加利福尼亚海狮的胡须动作最大,也最受控制。

      这些因素,加上它们执行物体辨别任务的能力——它们可以根据大小和形状区分物体——使加利福尼亚海狮成为我们研究特定任务的胡须运动的理想对象。

      我们与Lo的合作

      在我们的研究中,我们使用海狮 Lo 进行完整的实验。在海洋哺乳动物研究中,只有一个个体是很常见的,但这确实给研究人员带来了压力,要求他们从那个个体收集高质量和高定量的数据。

      Lo 接受了训练,可以仅使用她的胡须来完成纹理辨别任务。

      她必须在其他干扰鱼中找到一个中等质地的鱼形物体。她还完成了在其他干扰物中寻找中型鱼的大小区分任务,以及在其他有色干扰物中寻找灰色鱼的视觉任务(海狮在视觉任务中使用非常小的胡须运动)。

      Lo 被拍摄了数千次,她的胡须和头部位置被记录在视频片段中。

      查看数据和视频片段很明显,Lo 用她的胡须进行了特定于任务的动作。她在带纹理的表面上进行了扫掠动作,并在不同大小形状的边缘周围进行了感觉。这些特定的运动策略也被人类用我们的指尖使用。

      在触觉任务之间切换晶须探索策略的能力使 Lo 能够有效地完成任务。Lo 几乎在所有试验中都找到了正确的鱼,并在不到半秒的时间内迅速做出决定。其他海狮的视频片段也显示它们采用了相同的策略,因此我们认为这可能在加利福尼亚海狮中普遍存在。

      现在其他动物

      看到从海狮胡须运动到人类指尖运动的相同运动策略展示了这些策略对于改善跨不同任务的触摸信号的重要性。

      其他种类的鳍足类动物很可能能够进行特定任务的胡须运动,因为它们也有敏感的、可移动的胡须。我们现在正在调查这一点,以及其他种类的食肉动物,如水獭。

      这是首次记录特定任务的晶须触摸感应。它表明研究胡须可以让我们深入了解动物的运动控制,以及它们的感知和认知。

      广东·东莞
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