主题 科技
日期 2022年9月20日
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为什么啄木鸟啄? JDB夺宝鸟类大脑的新发现揭示了一个有趣的问题

JDB夺宝大学生物学家领导的一个团队发现,帮助鸣禽学习鸣叫的专门大脑区域也存在于啄木鸟身上, 这表明交流击鼓也是以类似的方式进化的.

普罗维登斯,R.I. [JDB夺宝大学]-虽然啄木鸟的喙锤声是一种熟悉的声音-有时 熟悉, 对于那些有啄木鸟住在他们院子里的人来说,驱使鸟儿做出这种行为的机制和动机还没有得到很好的理解.

直到现在.

JDB夺宝大学生物学家领导的一组研究人员发现了啄木鸟大脑如何工作的新见解. 这一发现表明,它们的鼓可能是通过声乐学习进化而来的, 这和鸣鸟学习发出更悦耳的声音的方式是一样的.

在一个 研究 发表于《JDB夺宝》, 研究人员描述了他们是如何在啄木鸟的前脑中发现特殊基因表达的证据的,这种基因表达在解剖学上与通过唱歌交流的鸟类相似. 研究人员假设,帮助鸟类发展出创作和发声的运动控制的大脑机制,也帮助啄木鸟发展出它们的击鼓交流系统.

这一发现不仅扩大了对啄木鸟的了解, 而是JDB夺宝鸟类的进化, 研究作者Matthew Fuxjager说, 生态学副教授, JDB夺宝大学生物与医学系的进化和有机生物学教授.

“实际上,人们对啄木鸟的击鼓声知之甚少, 当然,没有人能从神经学上解释打鼓的行为,福克斯杰格说. “更广泛的, 这项研究真正令人兴奋的是,这是第一次发现除了人类以外的任何动物的手势交流的神经基础, 黑猩猩和大猩猩, 这是.”

很多JDB夺宝动物交流的研究都集中在发声上, 例如,福克斯杰格说, 青蛙在叫,鸟儿在唱. 在他的研究, Fuxjager研究动物如何使用身体动作和手势进行交流, 比如跳上跳下, 舞蹈:挥舞或表演一种仪式化的舞蹈.

“我的很多研究都着眼于这些运动行为是如何进化的, 大脑和肌肉是如何共同进化来支持这些类型的显示的,他说.

啄木鸟, Fuxjager说, 因为他们的敲打是一种信号形式,所以是调查领域的优秀候选人吗. “通过锤击,啄木鸟基本上是在告诉对方,‘滚出我的领地!’”他说.

Fuxjager主要对啄木鸟的大脑如何控制这种行为感兴趣. 他与纽约洛克菲勒大学的埃里希·贾维斯合作, 谁筛查了不同种类的鸟类,寻找解剖学上与控制歌声的大脑区域相似的区域——包括不唱歌的鸟类, 比如鸸鹋, 企鹅, 火烈鸟和啄木鸟.

“我对控制击鼓的大脑区域很感兴趣, 贾维斯对歌曲控制区域很感兴趣,福克斯杰格说. 合著者埃里克·舒佩当时是博士.D. 福克斯杰格实验室的学生, 参与野外工作,看看啄木鸟大脑中的特殊区域是否, 事实上, 与击鼓有关.

在实验室里, 研究小组在七种鸟类中寻找了相同基因表达专门化的特征. 他们只在啄木鸟身上发现了专门化的证据——啄木鸟是唯一一种不唱歌的鸟类,它们的前脑区域在解剖学上与已知使用声乐学习的鸟类的歌唱系统相似.

因此,研究人员假设,古代用于精细运动控制的前脑核可能不仅产生了声乐学习鸟类的歌曲控制系统, 还有啄木鸟的击鼓系统.

在解释击鼓的重要性时, Fuxjager指出,世界上有200多种啄木鸟, 每个物种都以特定的速度和节奏打鼓,这取决于它们想要交流什么以及与谁交流. “所以他们是在协调一致地敲打,”他说.

如果啄木鸟做错了, 这样其他同类的啄木鸟就无法识别或理解它——它们就不会得到这个信息.

“但如果他们掌握了正确的参数, 其他的啄木鸟会听鼓声, 测量它的某些方面,并使用它来评估啄木鸟作为竞争对手,他说. “他们将能够理解自己试图交流的内容. 专门的大脑区域协调控制运动的生理机能,使鸟类以特定的方式啄食.”

这些发现拓宽了对鸟类专门负责声音交流的大脑区域的理解, Fuxjager说.

“这促使jdb夺宝重新思考这些特征是如何进化的:这只是发生在这些特定鸟类身上的事情吗?, 或者它暗示了鸟类进化史上更久远的一些东西, 在一般情况下?”

他说,未来的研究将更深入地研究这些问题.

这项工作的资金部分由国家科学基金会提供(IOS-1947472, 瓦兹- 1952542).