金鱼有定位系统？科学家发现一个新颖的实验方法，解锁人类大脑GPS的秘密

在大部分时间里，金鱼都在玻璃水箱里优雅地游来游去，它们看起来时时发呆的小脑袋瓜里的鱼缸是什么样子？最近，研究人员发现它们有一个复杂的空间导航系统，可以估算距离。

虽然研究人员此前已经证明，鱼类可以有效地在水里进行空间导航，但它们怎么做到这一点的，仍然没有搞清楚。科学家说，了解金鱼的脑细胞如何做到这些事，可能有助于了解人脑的内部GPS。“我们想知道这些细胞出现在进化树上的什么地方，”牛津大学的阿德莱德·西博博士说，他是最新研究的第一作者。

西博和同事在《英国皇家学会学报 B》杂志上发表文章，描述他们是怎样做出一个水箱，水箱壁上有 2 厘米宽的黑白垂直条纹，并通过地板上类似的条纹连接起来。

该团队训练了九条金鱼沿着水箱游泳，当它们游完70厘米后，向它们挥手，它们就会回到起始位置。

然后，团队还测试了鱼是否可以在没有手势帮助的情况下估计相同的距离。

对于其中六条金鱼，团队将水箱壁的背景图案分别切换为 1 厘米宽的垂直条纹、2 厘米正方形的格子图案以及与鱼的行进方向对齐的 2 厘米宽的水平条纹，并将这些结果与当时它们的行进距离进行了比较。

对于每种背景图案，每条鱼都会游走 45 次，并被记录在视频中。

研究小组发现，当金鱼在垂直的2 厘米宽条纹背景之下，平均行程为 74 厘米，上下移动平均距离为17 厘米。当背景切换到格子图案时，也发现了类似的结果。然而，当条纹垂直但变得狭窄时，这条鱼明显更快地转身返回——高估了它们行进的距离约 36%。

当使用水平条纹时，鱼游的距离变化很大。 “每条鱼完全不一致。”西博说。

研究小组表示，这一结果表明金鱼使用了一种基于环境视觉密度的“光流机制”——换句话说，它们跟踪垂直模式在黑白之间切换的频率，以估计它们走了多远。当条纹的宽度减小时，金鱼认为时间似乎过得更快，鱼高估了它们游了多远。光流是物体在三维空间中的运动在二维像平面上的投影。

西博说，这是基于视觉特征的角运动（注），包括人类在内的哺乳动物使用了不同的光流机制。然而，结果表明，基于视觉的距离信息使用出现在我们进化的早期，因为它广泛存在于不同的动物群体中。

研究小组表示，其他机制也可能在起作用，并指出当它们的起始位置更接近水箱末端时，金鱼在测量距离方面更准确，而对于某些鱼来说，它们的鳍拍打次数与它们游了多远有关。

未参与这项研究的达勒姆大学的科林·利弗教授说，这项研究表明金鱼至少部分使用光流速率来估计距离，尽管也可能使用其他线索。

“这项研究很重要而且很新颖，因为虽然我们已经知道鱼会对有关方向和距离的几何信息做出反应，但我们不知道它们如何估计距离，”他说。

“探索鱼类空间测绘是令人兴奋的，因为鱼类导航进化时间比哺乳动物在进化树上更早发生，而且鱼类导航必须更充分地协调垂直维度（相比大多数哺乳动物而言）。”

注：在运动生物力学中，角运动体现为运动员进行的转圈、翻转、扭转、单脚尖旋转、转向和摆动等动作。在运动中，这些词语都代表着角运动。

橙柿互动记者 金盈盈 综合报道

本文链接：https://www.bjjcc.cn/kepu/54306.html，文章来源：科普之家，作者：浙江都市快报，版权归作者所有，如需转载请注明来源和作者，否则将追究法律责任！