海狮的胡须帮助它们像我们的指尖一样触摸周围的世界

作者: Robyn Grant

来源: The Conversation

海狮的胡须能够像人类指尖一样进行任务特定的运动,展示了这些策略对于改善不同任务的触觉信号的重要性。研究胡须可以为我们提供关于动物运动控制以及它们的感知和认知的重要见解。

人类的手指非常神奇。它们敏感,可以通过在物体上移动来感受其柔软度、质地、大小和形状。这些动作既复杂又“任务特定”,这意味着你会根据想要感受的对象的不同而采用不同的动作。我们挤压或推动物体来判断其柔软度,并通过感受物体的边缘来判断其大小和形状。如果你想感受物体的质地,你会用指尖在表面扫过。

能够采用不同的运动策略表明,我们可以精确控制指尖的运动,并利用过去的经验来关注物体的重要方面,例如形状的边缘和质地的表面。这意味着我们对感官知觉有高度的控制,我们称之为主动触觉感知。大多数哺乳动物没有像人类那样可移动或敏感的指尖。相反,它们有胡须,这些胡须是面部的触觉敏感毛发,用于指导运动、觅食和探索物体。

神经科学家已经研究胡须几十年了,尤其是在实验室的老鼠和老鼠身上,试图了解胡须的信号在大脑中是如何处理的。但直到现在我们才意识到,胡须也像我们的手指一样被移动,采用了惊人的策略。老鼠、老鼠和其他一些哺乳动物可以进行一种称为“胡须摆动”的来回扫描运动。胡须摆动是哺乳动物可以进行的运动之一,老鼠每秒可以进行多达25次。当老鼠接触物体时,它们还会采用其他胡须运动。

这些包括将胡须聚集在一起,使其更多地接触表面,轻轻触摸以使表面上的信号更清晰,以及减慢胡须运动,使其更长时间接触表面。但没有人知道动物是否能根据不同的任务调整胡须运动。这种“任务特定”的运动将是一个令人兴奋的发现,因为它将表明对传感器和感知的精确控制水平。回答这个重要问题的第一步是选择一个可能的候选物种进行调查。

包括海豹、海狮和海象在内的鳍足类动物有特别厚和长的胡须,这使得它们比小哺乳动物如老鼠的胡须更容易测量。它们也有一些最敏感的胡须——它们可以检测到与人类指尖相同的敏感度,即使在冷水中,我们的手指会麻木。它们也是可移动的。我们之前发现,与港海豹和太平洋海象相比,加州海狮在胡须上进行了最大和最控制的运动。

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——使加州海狮成为研究任务特定胡须运动的理想对象。在我们的研究中,我们使用了一只海狮Lo进行了一系列实验。只有一个个体的研究在海洋哺乳动物研究中很常见,但这确实给调查人员带来了压力,要求他们从该个体收集高质量和高度定量的数据。Lo被训练使用她的胡须完成一项质地辨别任务。她必须在其他分心的鱼中找到一个中等质地的鱼形物体。

她还完成了一项大小辨别任务,即在其他分心物中找到一条中等大小的鱼,以及一项视觉任务,即在其他颜色分心的鱼中找到一条灰色的鱼(海狮在视觉任务中使用非常小的胡须运动)。Lo被拍摄了数千次完成任务的过程,她的胡须和头部位置在视频片段中被追踪。通过观察数据和视频片段,很明显Lo使用了任务特定的胡须运动。她在有纹理的表面上进行了扫动运动,并在不同大小的形状边缘上感受。

这些特定的运动策略也由人类使用我们的指尖。在触觉任务之间切换胡须探索策略的能力使Lo能够有效地完成任务。Lo在几乎所有试验中都找到了正确的鱼,并在不到半秒的时间内迅速做出决定。其他海狮的视频片段也显示它们采用了相同的策略,所以我们认为这可能是加州海狮的普遍现象。从海狮的胡须运动到人类指尖运动的相同运动策略的展示展示了这些策略对于改善不同任务的触觉信号的重要性。

其他鳍足类物种也可能能够进行任务特定的胡须运动,因为它们也有敏感、可移动的胡须。我们现在正在研究这一点,以及其他食肉动物物种,如水獭。这是第一次记录任务特定的胡须触觉感知。它表明,研究胡须可以为我们提供关于动物运动控制以及它们的感知和认知的重要见解。

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