斑马鱼通过导航寻找舒适的温度

所有动物都需要调节体温，如果体温过高或过低，就无法长期生存。像人类这样的温血生物有多种方法可以做到这一点。它们通过出汗或扩张皮肤血管来释放热量，而颤抖或燃烧棕色脂肪组织中的脂肪则会产生相反的效果。

相比之下，斑马鱼等冷血动物则无法做到这些，因此它们有不同的策略。他们会寻找附近处于“舒适温度”的地方，就像我们感到寒冷时会出去晒太阳，或者天气太热时会寻找阴凉处一样。“我们认为冷血生物使用与人类相似的大脑机制来寻找适合它们的理想温度条件，并帮助它们知道要去哪里，”该大学第二生理研究所的 Ilona Grunwald Kadow 教授解释道波恩和波恩大学医院。

观察到鱼幼虫“思考”

斑马鱼非常适合测试这个想法，因为它的幼虫是透明的。这使得科学家能够在实验室执行某些任务时观察他们的大脑内部——而这些研究人员正是这样做的。波恩大学医院的格伦瓦尔德·卡多(Grunwald Kadow)解释说：“这些动物经过基因改造，使其神经细胞产生染料。”他也是波恩大学“生命与健康”跨学科研究领域的成员。“这使得它们的神经元在活跃时亮起，使我们能够在显微镜下看到它们大脑的哪些区域在那个特定时刻正在工作。”

在实验中，研究人员在动物周围浇上水，并让水变热或变冷。“然后我们观察他们的反应，”维吉尼亚·帕列里解释道。在慕尼黑工业大学攻读博士学位时，她研究了冷血动物和人类等温血动物调节体温的机制之间的相似程度。“这告诉我们，鱼更喜欢25.3摄氏度的温度。一旦天气变冷或变暖零点几度，他们就开始寻找更舒适的环境。”

“卫星导航”增加了快速找到理想生活条件的机会

在这个过程中，他们大脑的两个部分被激活，即下丘脑的视前区(POA)和背侧缰核。POA 似乎主要负责检测与鱼的理想温度的偏差。“当我们关闭动物的 POA 后，它们就停止了搜索，即使水温远低于它们感到舒适的温度，”Palieri 说。有趣的是，像我们这样的哺乳动物也有 POA。“大脑的这个区域同样负责调节温度，即使在这些高度发达的生物体中也是如此，”格伦瓦尔德·卡多解释道。“然而，在它们身上，它主要负责出汗或发抖等自动动作，而行为则不那么重要。” 然而，研究表明，大脑的“恒温器”非常古老，这意味着它在进化过程的早期就已经发展起来。

就其本身而言，缰核显然起到了一种“卫星导航”的作用，向鱼展示它可以找到舒适温度的位置，并引导它直接回到那里。慕尼黑工业大学神经科学研究所教授、卓越集群研究员鲁本·波图格斯 (Ruben Portugues) 教授补充道：“借助导航系统，动物可以非常高效地找到路线，并快速返回温度最佳的地点。” SyNergy”，他与 Ilona Grunwald Kadow 一起领导了这项研究。

使缰核区域失活会剥夺鱼的寻路能力，并迫使它采取与细菌和其他单细胞生物类似的不同搜索策略：它沿直线游动一段时间，然后检查温度是否已下降。变成了自己喜欢的样子。如果是，则朝同一方向继续;如果没有，它会随机选择一个不同的方向并再次游走，重复这个过程，直到找到温度更合适的地方。

尽管我们对斑马鱼导航系统的具体工作原理仍然知之甚少，但据信它涉及特殊的“罗盘细胞”。缰核可能会存储其位置，使其能够重建运动序列。“我们现在想要更仔细地检验这个假设，”葡萄牙教授说。同样有趣的是，这个导航系统显然不仅仅用于寻找温度合适的地方。它还有助于重新定位具有良好盐度、pH 值或鱼类生存所需的类似条件或资源的区域。

这显示了大脑的效率有多高：一旦它找到了某个问题的解决方案，它就会很乐意将其用于其他类似的任务。这不仅适用于个别物种，因为这些解决方案在进化过程中得到了保留和改进。

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