不同動物的高階腦功能
曾經(jīng)，高階智力被認為是靈長類動物獨有的，這是通過一些復(fù)雜的認知功能，如使用先進的工具和自我識別來確定的。然而，這些智力特征已經(jīng)在除了哺乳動物之外的許多其他種類動物身上被發(fā)現(xiàn)。值得注意的是，鴉科動物和鸚鵡表現(xiàn)出了高度先進的行為，包括使用創(chuàng)造性的工具，這些需要結(jié)合復(fù)雜的推理、計劃和精細協(xié)作技能。
高級腦功能的發(fā)展伴隨著相對腦質(zhì)量的增強，稱為腦化。在靈長類動物中，與其他哺乳動物相比，相當于大腦皮層的大小增加了。人們很自然地認為，鳥類的智力也會以同樣的方式增長，但相反，研究發(fā)現(xiàn)它們的蒼白球（大腦中也包括皮質(zhì)的區(qū)域）的神經(jīng)元密度有所增加。這似乎表明，在不同的動物類別中，高級認知功能可以以明顯不同的方式發(fā)展。
P. Estienne等取樣的硬骨魚類物種的系統(tǒng)發(fā)育樹
圖在CC BY 4.0下復(fù)制
瀨魚智力
瀨魚是硬骨魚類下綱的一種海洋魚類，是放線菌鰭魚類的一個亞科。盡管硬骨魚類和一般魚類的腦化程度相對較低，但人們發(fā)現(xiàn)瀨魚表現(xiàn)出使用工具的能力。因為它們沒有四肢，所以它們會用嘴抓住貝類，并在巖石或珊瑚等堅硬的平面上反復(fù)撞擊，使其破碎。
為了確定這種高階行為是如何與大腦化相對應(yīng)的，巴黎薩克萊神經(jīng)科學研究所的研究人員比較了各種瀨魚和硬骨魚的身體質(zhì)量、大腦質(zhì)量和大腦結(jié)構(gòu)。
左)在這項研究中檢查的大腦五個主要區(qū)域，
突出顯示在慈鯛的大腦上，慈鯛是瀨魚的親戚。
（右）與瀨魚大腦相同的區(qū)域。
CC BY 4.0下的圖改編自P. Estienne等
大腦可視化與Amira軟件
為了將這些復(fù)雜的大腦結(jié)構(gòu)可視化，我們對硬骨魚大腦的微米厚切片進行了成像，并利用Thermo Scientific™Amira™軟件將其堆疊重組成3D圖像。使用手動分割，可以識別大腦的各個區(qū)域，包括腦葉和連接纖維。研究人員發(fā)現(xiàn)，與其他硬骨魚相比，瀨魚有更大的端腦和一般的前腦/中腦區(qū)域。值得注意的是，還包括一個更大的下葉，這種結(jié)構(gòu)在哺乳動物和鳥類中沒有發(fā)現(xiàn)類似的。這個腦葉還顯示出與腦白質(zhì)的獨特和實質(zhì)性的連接，而腦白質(zhì)已經(jīng)與其他動物的高階思維有關(guān)。總之，這展示了動物發(fā)展高階思維的另一種獨特方式，拓展了我們理解大腦功能和進化的方式。
比較隆頭魚和斑馬魚的大腦皮層和下葉（IL）的相互連接。瀨魚的IL明顯大于斑馬魚，表明腦化程度較高。CC BY 4.0下的圖改編自P. Estienne等
通過成像來理解大腦進化
這項研究為不同種類動物的智力發(fā)展提供了獨特的、新穎的見解，以及智能行為如何在大腦中沿著不同的途徑進化。這些觀察是通過高分辨率成像和3D可視化實現(xiàn)的，這為研究人員提供了整個大腦及其復(fù)雜結(jié)構(gòu)的近距離視圖。
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