研究：鴿子腦中具有GPS定位功能 神經(jīng)元磁場編碼

鴿子可以從幾百公里之外，甚至在一、二千公里遠(yuǎn)的地方，仍能飛回家去，其奧秘何在呢？它的答案是鴿子腦部神經(jīng)元為地球磁場編碼，讓鴿子擁有可靠的內(nèi)置GPS，鴿子腦部的這個(gè)定位系統(tǒng)，讓它們可以感知地球磁場的變化，并在長途距離中辨別方向。


科學(xué)家早就知道，許多動(dòng)物（從鳥類到狐貍甚至可能包括人類）身上存在著磁場接收器。在以前的長期研究中，專家們一直對(duì)鴿子認(rèn)路的本領(lǐng)爭論不休，一方認(rèn)為鴿子是靠其體內(nèi)的磁性物質(zhì)來辨認(rèn)方向，就像人使用微型指南針一樣；另一方則認(rèn)為，鴿子將空氣中的不同氣味作為指示牌來辨認(rèn)回家的路線，當(dāng)然，視覺信號(hào)的作用也不能排除；還有一種理論認(rèn)為，鴿子是靠太陽的位置來識(shí)別方向的。這些以前的研究基本上確定了磁場接收器存在于鳥類喙部和脊椎動(dòng)物其他部位的事實(shí)。

近，美國貝勒醫(yī)學(xué)院的吳樂清和戴維-迪克曼在美國《科學(xué)》周刊上撰寫了文章，根據(jù)他們一項(xiàng)新的研究表明，鴿子腦部的神經(jīng)元為地球磁場方向編碼，讓這種鳥類擁有與生俱來的內(nèi)置全球定位系統(tǒng)（GPS）。不過，這是有人試圖解釋鴿子腦部神經(jīng)元情況，是如何利用這些接收器并帶來方向感。美國醫(yī)學(xué)研究人員說，他們發(fā)現(xiàn)了鴿子的腦細(xì)胞是怎樣記錄了從地球磁場中感知到的詳細(xì)導(dǎo)航信息?？茖W(xué)家采取的做法是，將一些鴿子置于黑暗的環(huán)境下，并對(duì)它們的腦部進(jìn)行監(jiān)測，他們?cè)噲D找到負(fù)責(zé)解讀這些信號(hào)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。接著科學(xué)家調(diào)高了磁場的強(qiáng)度，并對(duì)其范圍、高度和其他變量進(jìn)行調(diào)節(jié)。他們用基因標(biāo)記來確定神經(jīng)元被激活的時(shí)間點(diǎn)，而且把關(guān)注的重點(diǎn)放在用來處理此類信息的神經(jīng)區(qū)域。終，他們?cè)邙澴拥哪X干部位確定了活動(dòng)性大大提高的53個(gè)神經(jīng)元。而且，這些腦細(xì)胞與相對(duì)應(yīng)的人工磁場范圍為敏感。在貝勒醫(yī)學(xué)院進(jìn)行此項(xiàng)研究的這兩名研究人員說，他們的發(fā)現(xiàn)揭示了：鴿子腦部一種稱為神經(jīng)元的單細(xì)胞可以將磁場方位、強(qiáng)度和極性信息編制成密碼。研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鴿子內(nèi)耳中某一區(qū)域處于變化的磁場中時(shí)，這些腦部的神經(jīng)元就會(huì)作出反應(yīng)。

那么信號(hào)從何而來？吳和迪克曼認(rèn)為磁場信息通過內(nèi)耳發(fā)送到神經(jīng)元，不過喙部和視網(wǎng)膜接收器也有可能在其中發(fā)揮了作用。他們這樣寫道：神經(jīng)元將地磁矢量編碼，神經(jīng)細(xì)胞利用這些編碼進(jìn)行計(jì)算，得到關(guān)于方位和飛行方向的信息。換句話說，這就是鴿子神經(jīng)系統(tǒng)的全球定位系統(tǒng)。研究人員說，證據(jù)表明，這些神經(jīng)元屬于一個(gè)接收器網(wǎng)絡(luò)，接收器可以發(fā)現(xiàn)并向腦部的其他部位發(fā)送有關(guān)地球磁場方位和強(qiáng)度的信息。他們猜測，腦部的其他區(qū)域把新收到的磁場數(shù)據(jù)與腦中的地球表面三維圖像相對(duì)照，這讓鳥類擁有驚人的導(dǎo)航能力。

研究人員對(duì)鳥類磁場感應(yīng)能力感興趣是因?yàn)樗兄谶M(jìn)一步了解人類的一些腦部疾病。這項(xiàng)新的研究已發(fā)表在《科學(xué)》期刊上。