
这跳蜘蛛长期以来,以其出色的愿景和发音技巧而闻名,一直是神经生物学家的谜团。蛛网的身体充满了加压液体,可以帮助其移动,每当好奇的科学家试图用手术器械凝视大脑时,蜘蛛就会爆炸。
现在,利用新技术,科学家记录了这些迷人的电气活动蜘蛛,sans kaboom。
康奈尔大学神经生物学与行为学教授罗恩·霍伊(Ron Hoy)说:“我们所做的就是打开非常不寻常的动物的大脑基础。” [查看更多跳跃蜘蛛实验的照片]
青少年大脑
跳跃蜘蛛(跳大胆)具有罂粟种子大小的大脑,但是视力几乎与人类相当,这使其视觉系统吸引了从自然中汲取灵感的研究人员和机器人工程师。
霍伊实验室神经生物学和行为的博士后研究员吉尔·门达(Gil Menda)意识到,如果他在蜘蛛的头上打了一个小孔,伤口可能会在钨丝填充电极周围自我修剪,就像头发一样薄。他小心地将微电极插入了33个蜘蛛的大脑中,并观察了他们的视觉网络中的脑细胞如何响应白噪声,苍蝇和其他跳跃蜘蛛的照片。
用八只眼睛跳蜘蛛对周围环境有几乎完整的360度景观。 Hoy告诉Live Science,大多数蜘蛛的视力差,可以捕获猎物,但跳跃的蜘蛛狩猎很像猫或狼缠扰他们的猎物。
他确实注意到了一个很小的差异。与猫不同,蜘蛛不会追赶猎物。霍伊说:“他们跳跃并抓住了猎物。” “就像猫的弹头。”
为了在实验过程中保持蜘蛛的静止状态,研究小组与3D打印机。他们覆盖了蜘蛛的四只眼睛,并将电极插入大脑中,以帮助他们寻找与每个蜘蛛的视觉系统相关的脑细胞。当研究人员向蜘蛛展示苍蝇的图像时,它们的自然猎物在屏幕上时,蜘蛛的脑细胞与视觉系统相关的脑细胞会显示出一系列的电活动。 [查看跳跃蜘蛛和其他蛛网的照片这是给出的
在中文中,蜘蛛的名字转化为“飞虎”。但是它们对人们并不危险。 “他们有毒液,但这是为他们的猎物而保留的。”霍伊说。
门达说:“当[蜘蛛]发现他们所识别的东西时,您会听到大脑的强烈[电气]反应。”
为了确保蜘蛛对苍蝇的某些部位(例如翅膀或头部)没有反应,研究人员向蜘蛛展示了苍蝇的混乱图片。分散的图像没有引起响应。门达说:“他们根本没有对[混乱的]图片做出回应。” “这不是图片的小部分,而是[整个]苍蝇的形象。”
根据电极记录,跳跃蜘蛛还显示出对“白噪声”静态的神经响应,但对其他蜘蛛的图像却不对其他蜘蛛的图像。研究人员说,大脑中未附着在电极上的其他神经元可能显示出对蜘蛛图像的反应。
专门的眼睛
与人类的眼睛既可以检测到敏锐度和运动”,而蜘蛛的大眼睛的敏锐度则是敏锐的,其小眼睛的眼睛很小。由于研究人员到目前为止无法研究蜘蛛的神经活动,因此他们不确定蜘蛛的眼睛是如何一起工作的。
“您可以想象,您有四只眼睛都在看同一件事,您得到了输入,然后将它们添加在一起,然后将它们添加在一起,” Hoy's Lab中神经生物学和行为的研究生Paul Shamble推测。 “事实证明,对于某些神经元而言,事实并非如此。这要复杂得多。”
在实验中,研究人员遮住了蜘蛛的前眼,然后遮住了侧眼。如果覆盖了两组眼睛,蜘蛛对图像几乎没有神经视觉响应。
研究人员发现,蜘蛛需要大眼睛和小眼睛来处理视觉信息。门达说:“他们需要所有的眼睛来检测猎物。”
这项研究可能会开放一个新的领域基本神经科学,霍伊说。它还可以激发建造小型生物传感器的工程师,因为跳跃蜘蛛的眼睛和大脑很小。
门达说:“那些只有十万个神经元的微小(大脑)可以看到与大脑巨大的人相同的东西。”
研究人员还希望这项研究能够提高人们对跳跃蜘蛛精确的视觉和狩猎能力的认识。
霍伊说:“如果你只是挥手,这是少数会转过身来回头看着你的动物之一。” “对我来说,这使他们很讨人喜欢,这让我认为也许我不想挤压那只动物。”
该研究于10月9日在线发表在《期刊》上当前的生物学。
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