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动物行为研究新进展（三）：动物行为的神经生物学基础

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2024-09-29 18:09

自然杂志第34卷第1期科技进展动物行为研究新进展(三):动物行为的神经生物学基础尚玉昌教授,北京大学生命科学学院,北京100871关键词动物行为神经生物学田鼠绿头鸭空间学习单半球睡眠近年来动物行为学家从神经生物学的角度研究了普通田鼠的空间学习能力和定向能力,发现雄性田鼠的巢域比雌鼠大,因而比雌鼠有更强的空间定向和导航能力,而且发现多配偶制田鼠雄性个体的脑海马比雌性个体大,而单配偶制田鼠两性个体的脑海马大小没有差异。此外,大脑的颅内皮质和前额皮质对田鼠的空间学习过程也起着重要作用。睡眠是动物行为的一种表现。绿头鸭在睡眠时是睁一只眼闭一只眼。实际上是半个脑在睡眠,半个脑保持清醒状态。这种单半球的睡眠方式能使动物在睡眠中对捕食者作出快速反应。对于一些海洋哺乳动物来说,这种睡眠方式则能使动物在睡眠时游到水面进行呼吸换气。动物行为学家已经能够利用脑电图和测脑温技术对动物在睡眠期间的脑动态进行分析。这不仅对动物行为本身的研究开辟了新的前景,而且也揭示了前所未知的大脑活动。由于内分泌系统与动物的化学通讯有密切关系,所以它对动物行为近期的因果分析发挥着重要作用。但内分泌系统在化学通讯方面又具有很大的局限性,特别是它作出反应的速度太慢,通常是以分钟或小时计。另个通讯途径是神经系统。神经通讯属于电脉冲系统,它的反应速度则要快得多。动物都具有被称为神经元的神经细胞,不管这些神经细胞传递的是什么信息,它们都有着一些共同的特点,即每一个神经元都有一个细胞体、一个细胞核、一个或多个神经纤维。能够把电信息()从一个神经细胞传递到另一个神经细胞的纤维就叫轴突(axon)。轴突的长短可小至不足1mm到大至1m以上。轴突的直径有所不同,这一点很重要,因为神经脉冲的速度直接影响着动物行为的反应速度。一般说来,轴突的直径越大,神经脉冲沿着它传递的速度也就越快。每一个神经元都只有一个轴突,轴突的基部叫轴丘(axonhillock),而轴突的端部有很多分枝,当信息沿着神经元系统移动时,正是通过这些分枝离开一个神经元并进入到另一个神经元的。神经元接受来自其他细胞的脉冲是通过被称为树突(dendrite)的神经纤维,一个神经元可以有成百上千的树突,形成所谓的树突树。此外,有些类型的神经元在树突树的每个分枝上还生有很多树突棘(dendriticspine),它可接受来自于其他细胞的信息输入。重要的是,这些树突棘的数量可以随着空间导航行为和学习能力的增强而增强(见后文)。目前已知,无论是树突树、树突棘,还是每个神经元都能够接受来自于很多其他神经元的信息。1田鼠的神经生物学与学习能力近年来,动物行为学家从神经生物学的角度研究了普通田鼠(Microtuspennsylvanicus)的空间学习行为。雄性田鼠是多配偶制动物(polygamous),即在一个生殖季节内可以和一个以上的雌性田鼠交配。此外,雄性田鼠可以占有非常大的巢域(homerange),有时可以比雌田鼠的巢域大10倍并能覆盖好几只雌田鼠的巢域Ⅲ。根据动物行为学家的预测,如果雄鼠的巢域比雌鼠的巢域大,而且还必须保持与雌鼠联系的话,那么雄鼠就必须具有比雌鼠更好的空间定向和导航能力。当Gaulin和Fitzgeraldc13在实验室内用一系列的迷宫对雄性和雌性普通田鼠进行实验的时候,他们发现,雄鼠比雌鼠表

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