马赛克式进化：袖蝶大脑结构如何推动认知能力提升？
马赛克式进化：袖蝶大脑结构如何推动认知能力提升？
在热带雨林深处，一种独特的蝴蝶——袖蝶，凭借其异常发达的大脑结构和卓越的认知能力，吸引了科学家们的广泛关注。近日，布里斯托尔大学的研究团队在《当代生物学》杂志上发表了一项重要研究成果，揭示了袖蝶大脑结构与认知能力之间的神秘关联，为理解生物神经扩展模式提供了新的视角。
Via：Pixabay
袖蝶是唯一一个既吃花蜜又吃花粉的蝴蝶属，这种独特的饮食习性要求它们具备出色的学习和记忆能力，以便准确记住食物来源的位置。科学家们一直认为，这种能力与大脑中负责学习和记忆的蘑菇体结构扩大有关。然而，大脑体积增大究竟是如何具体提升认知能力的，一直是未解之谜。
布里斯托尔大学生物科学学院的马克思·法恩沃思（Max Farnworth）博士领导的研究团队，通过深入研究支持袖蝶学习和记忆的神经回路，发现了令人惊讶的现象。他们发现，一种名为凯尼恩细胞（Kenyon cells）的神经细胞以不同的速度增长，导致了一种被称为“马赛克式大脑进化”的现象。这意味着大脑的不同部分以不同的速度增长，而其他部分则保持不变，就像马赛克瓷砖的不同图案一样。
这一发现得到了行为实验的验证。实验表明，袖蝶在特定情况下（如长期视觉记忆和模式识别）的表现明显优于其近亲。这种认知优势与它们独特的觅食策略密切相关。为了高效获取稀少的花粉资源，袖蝶发展出了规划和记忆复杂觅食路线的能力，这需要蘑菇体内的神经元组合进行精确的计算和存储。
项目主管兼合著者斯蒂芬·蒙哥马利（Stephen Montgomery）博士指出：“这些蝴蝶并不是随机选择觅食路线，而是在花卉资源之间选择固定的路线，类似于公共汽车路线。这种行为的规划和记忆过程由蘑菇体内的神经元组合完成，因此我们对内部的神经回路非常感兴趣。我们的研究结果表明，这些神经回路的特定方面经过了优化，从而增强了袖蝶的能力。”
这项研究不仅揭示了袖蝶独特认知能力的神经机制，更为理解神经回路变化与认知创新之间的关系提供了重要线索。通过研究这种易于操作的昆虫模型系统，科学家有望揭示所有神经回路共有的遗传和细胞机制，从而为理解更复杂的生物神经系统（包括人类大脑）提供启示。
展望未来，研究团队计划进一步探索蝴蝶大脑中除学习和记忆中心以外的其他神经回路，并提高大脑图谱的分辨率，以便在更微观的层面上观察单个神经元的连接方式。正如法恩沃斯博士所说：“我对于这样一个事实感到着迷：我们在大脑解剖和进化过程中看到了如此高度的保守性，但随后又发生了如此明显且截然不同的变化。”
这项研究不仅展示了生物多样性的奇妙，更为人类理解自身大脑的奥秘开辟了新的研究方向。正如蒙哥马利博士所总结的：“这是一个非常迷人和美丽的例子，它揭示了我们通常难以察觉的生物多样性的一个层面——大脑和感官系统的多样性，以及动物如何处理和利用周围环境提供的信息。”
本文原文来自澎湃新闻，原文标题为《马赛克式进化：袖蝶大脑结构如何推动认知能力提升？》