熊一蓉　朱崇愷

枝頭的孟加拉雀

孟加拉雀可以控制自己的歌聲？

高級(jí)智能意味著可以連續(xù)地對(duì)自己的精細(xì)行為進(jìn)行操控。例如語(yǔ)言，就是一個(gè)很好的例子——需要連續(xù)對(duì)咽部、口部肌肉進(jìn)行控制。有研究者認(rèn)為，這種對(duì)發(fā)聲過(guò)程的精細(xì)控制依賴于大腦的前額皮層腦區(qū)對(duì)腦干和中腦發(fā)聲網(wǎng)絡(luò)的直接支配，在靈長(zhǎng)類動(dòng)物進(jìn)化過(guò)程中變得更加精確。在非人類靈長(zhǎng)類動(dòng)物中，鳴禽是一個(gè)特別的存在，它們?cè)谙到y(tǒng)發(fā)育上與人類相距甚遠(yuǎn)，但其發(fā)聲行為背后的神經(jīng)機(jī)制卻和人類的語(yǔ)言系統(tǒng)有千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系。

鳴禽可以控制自己的鳴聲嗎？在自然環(huán)境中顯然可以。鳥兒的歌聲會(huì)隨環(huán)境變化，在為了領(lǐng)土而戰(zhàn)和向雌鳥求愛(ài)時(shí)的歌聲是完全不同的。這表明鳴禽可以迅速改變其歌曲，如音節(jié)排序和歌曲類型。但這種控制行為是自發(fā)的還是完全受到環(huán)境調(diào)控的呢？

為了探索這個(gè)問(wèn)題，研究者使用隨機(jī)的光線環(huán)境作為刺激條件，讓孟加拉雀學(xué)習(xí)在不同的燈光下唱不同的歌曲：當(dāng)呈現(xiàn)黃色燈光時(shí)，孟加拉雀需要唱“ab-c”的曲調(diào);而當(dāng)呈現(xiàn)綠色燈光時(shí)，它們需要唱“ab-d”的曲調(diào)。經(jīng)過(guò)訓(xùn)練，它們的曲調(diào)完全被燈光調(diào)控了！這項(xiàng)研究結(jié)果表明，鳴禽可以根據(jù)環(huán)境進(jìn)行語(yǔ)音學(xué)習(xí)，靈活地對(duì)鳴聲中的聲音元素進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整。

靈感來(lái)自仙人掌刺的吸汗貼片

仙人掌生長(zhǎng)在干旱的環(huán)境中，為了生存，它們會(huì)將自己刺尖上形成的水滴移動(dòng)到基部。在這個(gè)過(guò)程中，細(xì)小的水滴由于作用在其曲面內(nèi)外的壓力差而移動(dòng)，這種現(xiàn)象被稱為拉普拉斯壓力。這一現(xiàn)象引起了科學(xué)家的注意，汗液傳感器在實(shí)際使用過(guò)程中會(huì)受到汗液分泌率不規(guī)則且低的阻礙，那么是否可以學(xué)習(xí)仙人掌刺來(lái)有效地收集汗液呢？

韓國(guó)浦項(xiàng)科技大學(xué)化學(xué)工程系的曹基元教授研究小組開發(fā)了一種貼片，通過(guò)模仿仙人掌刺背后的原理來(lái)快速收集汗液。貼片使用具有超疏水/超親水表面的楔形通道濕潤(rùn)模型，來(lái)模擬仙人掌脊柱的結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)證實(shí)，楔形通道顯示出很高的汗水收集效率，幾乎所有的汗滴輸送到傳感區(qū)域，能夠比傳統(tǒng)的微流體通道更快地收集汗水。

仙人掌刺上自然形成的小水滴

蜘蛛的織網(wǎng)秘密

僅憑觸覺(jué)而不是視覺(jué)織網(wǎng)的蜘蛛一直讓人類著迷。近日，美國(guó)約翰霍普金斯大學(xué)的研究人員通過(guò)跟蹤和記錄蜘蛛在黑暗中工作時(shí)8條腿的每一個(gè)動(dòng)作，發(fā)現(xiàn)了蜘蛛織網(wǎng)的秘密。

為了在夜間觀察蜘蛛，實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)了配備紅外攝像機(jī)和紅外燈的場(chǎng)地。通過(guò)這種設(shè)置，他們每晚監(jiān)視并記錄6只蜘蛛織網(wǎng)。研究人員需要在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)對(duì)許多對(duì)象進(jìn)行追蹤，由于每一幀需要手動(dòng)注釋腿部的點(diǎn)位很多，所以他們采用訓(xùn)練機(jī)器視覺(jué)軟件來(lái)監(jiān)測(cè)蜘蛛的姿態(tài)。通過(guò)觀察，他們發(fā)現(xiàn)蜘蛛織網(wǎng)的規(guī)則是在蜘蛛大腦中編碼的，而且它們的大腦建立在與人類相同的基本構(gòu)建塊上。這項(xiàng)工作可以為研究人員提供有關(guān)如何理解包括人腦在內(nèi)的更大的大腦系統(tǒng)的線索。

蜘蛛網(wǎng)