它们能“看到”同伴眼中的世界
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环球科学约 4 分钟
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片来源：John P
Friel
撰文 | 杰克·塔米西亚（Jack Tamisiea） 翻译 | 张岱铭 审校 | 不周 象鼻鱼有着象鼻似的吻部和庞大的大脑，有时会像跳摇摆舞一样游动，看上去就像是一种科幻小说中的生物。但这些“怪物”最令人惊奇的特征其实是 释放和感应电流的能力 。即使栖息在泥泞的河底，它们也能借助电流准确地定位猎物和潜在配偶。
最近，科学家发现这些鱼类会通过 群体合作 来 增强 这种能力。在3月6日发表于《自然》（ Nature ）杂志的一篇论文中，研究人员发现象鼻鱼能够 接收同伴的电脉冲信号 ，实现对周围环境的 集体感知 ，这可能 提升象鼻鱼的感知 能力 ，帮助它们探测到 更远范围内的猎物和潜在威胁 。
“我们惊喜地发现，其他鱼的电脉冲并 不仅仅是某种背景噪声 ，”美国哥伦比亚大学的神经科学家纳撒尼尔·索特尔（Nathaniel Sawtell，这项研究的共同作者）表示，“象鼻鱼实际上在利用同类的电脉冲来 互惠互利 。”
智慧非凡，电感定位
多年以来，索特尔一直在研究鹳嘴长颌鱼（ Gnathonemus petersii ）的神经回路。这些鱼栖息于非洲中西部的淡水河流和湖泊中，它们拥有像象鼻一样延伸的嘴巴，且智慧非凡。它们的 脑质量与体重的比率 ，是包括人类在内所有脊椎动物中 最高 的。
象鼻鱼 强大的脑力 能帮助它们更好地 利用释放与感知电流的能力 。虽然无法与电鳗和黄貂鱼的高压输出相媲美，但它们能通过尾部的电器官产生电脉冲。象鼻鱼探测周围环境的方式与蝙蝠和海豚的回声定位很相似。它们会 将电脉冲发射到周围环境 ，当电信号从 附近的物体反射回来时，其 皮肤上微小的电感受器就会接收到电场的扰动 。
在很长一段时间里，研究人员一直都专注于探索象鼻鱼如何感知自身产生的电流。然而，它们如何感知其他鱼发射的电脉冲，当聚集成群时它们又要如何感知电流，这些问题我们还知之甚少，相关的研究更是寥寥无几。
协同感知，“看”得更远
为了深入了解象鼻鱼如何受到彼此电信号的影响，索特尔与博士后研究员费德里科·佩德拉贾（Federico Pedraja）开展了一项计算机模拟研究，旨在 模拟多条象鼻鱼靠近彼此时的电环境变化 。
研究人员发现，模拟的象鼻鱼基本上能够 与周围同伴的电脉冲建立联系 。当一条鱼感知到附近物体的电“图像”时，模拟中的其他鱼几乎能立即捕捉到第一条鱼感知到的视觉信息。若三条 象鼻鱼靠近同一物体，这些鱼几乎会在同一时间接收到三张关于该物体略有不同的电图 像，从而 更详尽地“看到”周围环境 。
英国伦敦玛丽女王大学的动物学家莎拉·斯基尔斯（Sarah Skeels，未参与这项新研究）在攻读博士学位期间研究了象鼻鱼的电感知能力，对于这些鱼 不受干扰电信号的影响传递感觉的能力 ，她表示非常惊讶。“你可能会认为，其他鱼的信号会造成干扰，但实际上，它们似乎能够增强个体对物体某些特征的感知，而单条鱼 在感 知这些特征时通常是模糊的，”斯基尔斯说。
团队合作还将象鼻鱼的感知范围扩大了三倍。“利用其他鱼的脉冲，象鼻鱼个体可以观察到更远处物体的电特性。电场随距离增加而迅速减弱，因此 借助附近其他动物发射的电场，可以显著扩展个体的感应范围 。”索特尔解释道。人类在 雷达技术中也采取了类似的方法 ，通过在多个发射器和接收器之间传递电磁脉冲，雷达可以更准确地感知远处的物体。
象鼻鱼的 神经活动记录 为研究人员的建模结果提供了 支持 。他们发现，象鼻鱼控制电感应系统的大脑区域不仅能处理象鼻鱼自身的信号，也能处理来自外部的电流，包括其他鱼发射的脉冲。研究小组还观察了象鼻鱼在水箱中的群体行为。他们发现这些鱼会排 成直线或采用垂直队形。根据计算机模型， 这些队形似乎有助于最大程度地提高它们的集体感知能力 。
斯基尔斯提到，这是已知的第一个电鱼存在集体感知的例子，但这很可能不是最后一个。她指出，还有数百种电鱼种类，其中包括一些高度社会化的物种。例如，最近的研究发现，电鳗能够成群捕食并同步电击猎物。她认为，某种形式的集体感知 可能是“电鱼感知世界的基本组成部分” 。
索特尔和佩德拉贾表示，象鼻鱼的 集体感知能力 可能对 人类开发水下航行器等人工感知技术 有所帮助。但在此之前 ，研究人员需要更深入地理解这些奇特鱼类大脑内部的信息处理机制。
“我们尚 未完全理解这些鱼究竟是如何处理这些复杂的信息流的，”索特尔说，“我们想要探究这些鱼的大脑是如何被数百万年的演化过程微调完善，最终解决这一问题的。”
原文链接： https://www.scientificamerican.com/article/these-electric-fish-detect-images-of-what-their-companions-are-seeing/
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