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人类有着灵活而敏感的指尖,我们可以精确地调整指尖的动作,自由地摆弄物体,可以感受物体的柔软度、纹理、大小和形状。这是因为我们有着高度复杂的大脑,对指尖进行高度复杂的控制和信号反馈,而能让我们的指尖如此灵活而敏感。

但大多数哺乳动物的指尖不像人类那样可以灵活地移动而敏感。取而代之的是它们脸上的触感毛发——胡须,可以用来引导运动、觅食和探索物体。

神经科学家对哺乳动物的胡须的研究已有几十年,尤其是在实验室的老鼠身上,他们试图了解胡须发出的信号在大脑中是如何处理的。但直到现在,他们才意识到,胡须也会像手指一样以惊人的策略移动。

老鼠和其他一些哺乳动物可以来回移动胡须,这被称为“拂动”。拂动是哺乳动物能做的最快的动作之一,在老鼠身上每秒能发生25次。当老鼠接触物体时,它们也会做其他的胡须运动。这些措施包括将胡须聚在一起,让更多的胡须接触物体表面,接收更清晰的振动信号。这种动作的发现是一个令人兴奋的发现,因为这将表明对它们的传感器和感知的精确控制水平。

为了研究这个发现,神经科学家们需要选择一个可能的候选物种来进行调查。包括海豹、海狮和海象在内的鳍足类动物的胡须特别粗而长,这使得它们比老鼠等小型哺乳动物的胡须更容易测量。它们有着些哺乳动物中最敏感的胡须,它们可以像人类的指尖一样敏感地检测纹理和形状。而且,它们的胡须也是可移动的。与海豹和太平洋海象相比,加利福尼亚海狮的胡须的动作最大,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,使得加利福尼亚海狮成为神经科学家们研究胡须运动的理想对象。在研究中,神经科学家们使用了一只叫“Lo”的海狮。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,要求他们从这一个体身上收集高质量和高定量的数据。

Lo被训练只使用胡须来完成纹理识别任务——它必须在其他分散注意力的鱼中找到一个中等质地的鱼形物体。它还完成了一项大小辨别任务,即在其他分心物中发现一条中等大小的鱼,以及一项视觉任务,即在其他有色分心物中发现一条灰色的鱼(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,它的胡须和头部位置在视频中被跟踪。从数据和录像中可以清楚地看出,Lo用胡须在有纹理的表面上做了一系列的动作,并摸了摸不同大小形状的边缘。人类用指尖也会使用这些特定的运动策略。

在触觉任务之间切换触须探索策略的能力使Lo能够高效地完成任务。它在几乎所有的试验中都找到了正确的鱼,并在不到半秒钟的时间内迅速做出了决定。其他海狮的视频也显示了它们采用相同的策略,所以研究人员认为这在加利福尼亚海狮中可能是普遍的。

从海狮胡须动作到人类指尖动作,神经科学家们看到了相同的动作策略,这表明这些策略对于改善不同任务的触摸信号是多么重要。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。研究表明,研究胡须可以让我们对动物的运动控制以及它们的感知和认知有重要的了解。



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