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成都生物所在仙琴蛙捕食行为偏侧性研究上获进展
更新日期: 2020-01-03 作者: 方光战 文章来源:
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 偏侧性在脊柱动物和无脊椎动物中普遍存在。偏侧性一般是指生物体在行为和感知过程中偏爱使用单侧肢体、感觉器官和大脑半球的现象,包括结构偏侧性和功能偏侧性。视觉偏侧性指动物行为主要依赖于单侧视野信息的现象。大部分脊椎动物的视觉通路以不完全交叉投射的方式为主,即左视野的视觉信息主要投射到右侧大脑半球,反之亦然。既往研究发现,动物的右眼/左半球主导着正性视觉刺激(如食物)的加工;左眼/右半球主导着负性视觉刺激(如天敌)的加工。由于当前的视觉偏侧性研究多集中在行为和脑损毁层面,通过观察动物最终的行为选择结果探讨偏侧性程度,所以尚不清楚在此过程中大脑活动的动态变化及其相应的神经机制。  

 澳门新萄京赌场手机动物行为与仿生项目组的申江艳、方光战等人以仙琴蛙(Nidirana daunchina)为对象,结合行为实验和电生理实验,探究其捕食行为的视觉偏侧性及其潜在神经机制。捕食行为实验以活的蟋蟀作为食物刺激、树叶作为对照,刺激以顺时针或逆时针方向绕动物旋转,记录动物的捕食行为响应;电生理实验亦以仙琴蛙为动物模型,在其端脑、间脑、中脑左右两侧埋入电极,参考电极位于小脑上方,在进行捕食行为实验时同步采集脑电信号。我们预测:当刺激为树叶时,捕食行为响应在左右视野间无显著差异;当刺激为蟋蟀时,右视野对应的捕食行为响应显著高于左视野对应的捕食行为响应;捕食行为发生时,左侧大脑半球的脑电(deltathetaalphabeta频段)功率谱高于右侧半球。 

 结果显示:(1)当刺激为树叶时,捕食行为响应在左右视野间无显著差异。(2)当蟋蟀以顺时针方向旋转时,右视野对应的捕食行为响应显著多于左视野;而在逆时针条件下,捕食行为响应在左右视野间无显著差异。(3)相对于视野内无刺激和刺激在左视野的条件下,刺激在右视野时,脑电各频段的功率谱更大。(4)在顺时针条件下,左间脑的thetaalphabeta频段的功率谱显著大于右间脑相应频段的功率谱;逆时针条件下,左间脑的deltathetaalpha频段的功率谱显著大于右间脑相应频段的功率谱。上述结果表明,仙琴蛙的捕食行为存在右眼优势,而且脑电频段的动态振荡是其潜在的神经机制。 

 本研究获得国家自然科学基金项目(No. 31970422; 31672305; 31372217)和四川省教育厅重点项目(No.18ZA0321)支持。相关结果发表在Journal of Experimental Biology (Shen et al., Journal of Experimental Biology, 2019, 222, jeb212175) 

 


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