为了确定声音来自何处,动物大脑分析声音到达每个耳朵的微小时间差 - 一个称为耳间时间差的提示。一旦信号进入大脑,该提示会发生什么取决于什么样的动物正在进行听力。
科学家们已经知道,鸟类在创建神经图谱以绘制声音位置方面非常擅长,而且这种策略在哺乳动物中也有所不同。然而,鲜为人知的是鳄鱼如何处理耳间时差。一项针对美洲短吻鳄的新研究发现,爬行动物以与鸟类相同的方式形成声音的神经图。马里兰大学杰出大学生物学教授凯瑟琳卡尔和她的同事慕尼黑工业大学的Lutz Kettler于2019年3月18日在神经科学杂志上发表了这项研究。
关于动物如何分析耳间时差的大多数研究都集中在头骨大小和形状等物理特征上,但Carr和Kettler认为观察进化关系很重要。与短吻鳄相比,鸟类的头部尺寸非常小,但两组共有一个共同的祖先 - 恐龙 - 它早于恐龙。Archosaurs大约在2.46亿年前开始出现,分为两个谱系;一个导致鳄鱼和一个导致恐龙的人。虽然大多数恐龙在6600万年前的大规模灭绝事件中死亡,但有些恐龙幸存下来,演变成现代鸟类。
Carr和Kettler的研究结果表明,听力策略的鸟类和短吻鳄的份额可能与头部大小关系不大,而与公共祖先的关系更多。我们的研究强烈表明,这种特殊的听力策略首先是在他们共同的祖先中发展起来的,”卡尔说。“另一种选择,他们独立演变出同样复杂的战略,似乎不太可能。”
为了研究短吻鳄如何识别声音的来源,研究人员麻醉了40只美国短吻鳄并为他们安装了耳机。他们为昏昏欲睡的爬行动物演奏音调,并测量了他们的脑干中称为细胞核的结构的反应。该结构是听觉信号处理的基础。他们的研究结果显示,短吻鳄可以创建出与先前在谷仓猫和鸡中测量的神经图非常相似的神经图。在哺乳动物大脑的等效结构中没有记录相同的地图。
“我们对恐龙知之甚少,”卡尔说。“这一比较研究确定了通过进化时间延伸的共同特征,这增加了我们对其生物学的理解。”
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