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物其他部位的事實。

zui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。科學(xué)家采取的做法是，將一些鴿子置于黑暗的環(huán)境下，并對它們的腦部進行監(jiān)測，他們試圖找到負(fù)責(zé)解讀這些信號的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。接著科學(xué)家調(diào)高了磁場的強度，并對其范圍、高度和其他變量進行調(diào)節(jié)。他們用基因標(biāo)記來確定神經(jīng)元被激活的時間點，而且把關(guān)注的重點放在用來處理此類信息的神經(jīng)區(qū)域。zui終，他們在鴿子的腦干部位確定了活動性大大提高的53個神經(jīng)元。而且，這些腦細(xì)胞與相對應(yīng)的人工磁場范圍zui為敏感。在貝勒醫(yī)學(xué)院進行此項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，這些腦部的神經(jīng)元就會作出反應(yīng)。

那么信號從何而來？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)胞利用這些編碼進行計算，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照，這讓鳥類擁有驚人的導(dǎo)航能力。

研究人員對鳥類磁場感應(yīng)能力感興趣是因為它有助于進一步了解人類的一些腦部疾病。這項新的研究已發(fā)表在《科學(xué)》期刊上。