新地图暗示了电动鱼如何得到它们的大脑

淡水鱼世界的头盔，非洲mormyrid鱼类具有与人类相似的脑 - 体尺寸比。但实际上，mormyrid大脑的大小存在很大差异。这些差异为查看批量背后的内容提供了机会。

来自圣路易斯华盛顿大学的研究人员已经以非常高的细节绘制了mormyrid鱼的大脑区域。在11月15日出版的“当代生物学”杂志上发表的一项新研究中，他们报告说，与相关鱼类相比，这个鱼类家族成员的大脑部分更大 - 这可能与他们使用弱电相关放电以定位猎物并相互通信。艺术与科学生物学教授布鲁斯卡尔森说，对于那些追踪这种鱼的人来说，尺寸的发现本身并不特别令人惊讶。“这几乎成了一个老生常谈，”他说。至少在mormyrids中，思维是“大脑意味着大脑的大脑”。

相反，研究人员对他们的新测量如何帮助阐明神经解剖学中长期存在的问题充满了信心。随着大脑越来越大，大脑的所有区域都会以可预测的方式扩大吗?或者自然选择是否独立地作用于大脑的不同区域 - 这样大脑的某些部分会在有额外理由使用它们的动物中变大?

“当你观察人类的大脑时，大脑皮层已成为吞噬大脑其他区域的巨大部分，”新研究的第一作者，最近完成博士学位的金伯利·V·素坤说。在华盛顿大学的生物学。她在圣路易斯华盛顿大学医学院担任博士后研究员。“我们看到类似于mormyrids中的小脑，”Sukhum说。“但不知道这个地区是如何变得如此之大 - 甚至所有物种都有一个非常大的小脑。”

有超过200种mormyrids。由于其特殊的电感系统，一些已被广泛研究。研究人员长期以来一直在寻找关于这些鱼如何使用电脉冲进行通信和寻路的答案。mormyrid家族中的其他物种在很大程度上被忽视了。Sukhum和Carlson使用微CT技术收集鱼类大脑软组织的全部扫描图像，然后精心识别描绘其中不同区域的标志。他们创建的三维地图使他们能够高精度地测量和比较大脑各个区域的体积。

在他们比较的所有鱼类中，他们发现随着总脑容量的增加，大脑中各个区域的大小也以可预测的方式增加。然而，对于mormyrids，他们发现小脑的大小不能完全预测小脑的大小。

换句话说，电动鱼的小脑比没有拉链的鱼大得多。电动鱼的后脑也比其相关的非电表兄弟更大。如果大脑的一部分可以显示大小或大小不依赖于大脑的其他部分，那么神经解剖学家说这是一个称为马赛克进化的例子。马赛克的转变被认为是相对罕见的，目前关于这一主题的大部分研究都集中在识别发生这种转变的自然状况。“在这里，我们看到马赛克仅在mormyrids中增加，而不是在外群中增加，”Sukhum说。“我们在mormyrids而不是外群体中看到的一件事就是电感觉系统。这两件事之间存在潜在的关系。”

他们测量的一些mormyrids具有非常大的脑 - 比研究中最小脑的mormyrids大三倍。尽管总体尺寸存在这种差异，但没有证据表明该组内小脑的马赛克变化。这证明马赛克的变化不仅仅是大脑发育的结果。相反，这种转变可能与新的特征的演变有关，例如电感觉系统。这项研究无法确定为什么mormyrids有这么大的小脑 - 只有他们这样做。

但卡尔森有预感。他认为这部分大脑可能在动态规划中扮演了mormyrid工作的大部分份额，并且还考虑了鱼在预测感知反馈时会如何移动并发出电脉冲。卡尔森说：“与普通鱼类相比，处理的计划和后果要多得多。”

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