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天蛾觅食策略:优势眼与喙协同,优化脑力

2026-07-23 09:30 Lochlan Walsh, Anna University of Konstanz 阅读 0
核心摘要: 康斯坦茨大学研究揭示天蛾在觅食过程中,其喙部存在固定的侧向偏好。这项通过高速摄像和计算机视觉技术发现的运动偏好,与天蛾的优势眼紧密耦合,形成了一个整合的眼-喙-目标控制轴。

天蛾觅食策略:优势眼与喙协同,优化脑力

人类在执行诸如书写或抓取咖啡杯等任务时,通常会有一只惯用手。同样,在踢足球时,人们也会有惯用脚。这种偏好在动物界也普遍存在:鸟类、章鱼和昆虫等许多动物在执行特定动作时,也常偏好使用左侧或右侧的腿、臂或触角。这种被称为侧化(lateralization)的现象在动物界广泛分布,存在于拥有各种神经系统的生物体中。

然而,如果动物只有一个附肢,例如人类的舌头或大象的鼻子,情况又会如何呢?即便在这些情况下,侧化现象也可能发生。

在最近发表于《美国国家科学院院刊》(PNAS)的一项研究中,由康斯坦茨大学的Lochlan Walsh和Anna Stöckl领导的团队揭示了这样一个例子:他们的发现表明,蜂鸟鹰蛾(hummingbird hawkmoths)——一种像蜂鸟一样从花朵中吸食花蜜的昼行性蛾类——在检查花朵寻找花蜜时,会有一个偏好的侧面来伸展其舌状的喙部。这可能是一种自然界为使拥有相对简单神经系统的生物体也能精确控制行为而发展出的解决方案。

蛾类的“惯用手”

为了确定蜂鸟鹰蛾伸展其长喙的偏好侧,研究人员向这些昆虫展示了人造花朵表面,观察它们如何接近和检查。利用高速摄像和计算机视觉工具,他们能够详细重建喙部的运动,并追踪其相对于身体其他部分的轨迹。

研究人员发现,一些个体在检查花朵时,倾向于将喙尖主要置于身体中线的左侧,而另一些则偏好右侧。这种侧向偏好的强度因个体而异,就像人类惯用手的强度不同一样。更重要的是,这种个体侧向偏好在实验开始时就已显现,而非随着经验的增加而逐渐形成。

“这表明喙部侧化是一种先天性特征,并且在引导蛾类花朵检查行为中扮演着重要角色,”Stöckl解释道。

所看即所触:视觉与运动的整合

在进一步的实验中,研究人员模拟了动物在花朵探索过程中的视野。他们发现,蜂鸟鹰蛾不仅在喙部放置上存在偏好侧,而且在观察它们正在触碰的花朵部分时,也存在一只优势眼。这只优势眼的侧面与喙部优先放置的侧面始终保持一致。

Walsh解释说:“昆虫的大脑相当小。将喙部与优势眼的视野对齐,可以在控制行为时节省宝贵的处理能力。动物无需不断从每个可能的角度重新计算运动轨迹,而是可以依赖身体的熟悉侧来指导其行动。”

令人惊讶的是,即使优势眼的一部分被实验性遮蔽,喙部与优势眼视野的对齐关系仍然得以维持。

“人类或鸟类在这种情况下会通过将肢体移动到未受阻碍的眼睛的视野中来适应。相比之下,蜂鸟鹰蛾会调整它们在花朵上的身体位置,以便能够用优势眼未被遮蔽的部分观察花朵,从而保持其原有的眼-喙对齐策略,”Walsh指出。

由于大脑计算能力的限制,这些蛾类似乎依赖于优势眼和喙部的这种高效协调。

总而言之,这些发现表明,精确、灵活的行为并不需要一个庞大的大脑。

“相反,动物可以依赖于身体、感官和运动之间关系中内置的高效捷径,”Stöckl解释道。

在蜂鸟鹰蛾中,这种捷径就是眼睛和喙部作为一个协调单元协同工作。“每只蛾都通过其身体的侧向偏好来解决花朵检查的挑战。因此,我们的研究表明,侧化可能是自然界简化复杂任务的一种方式——无论是伸手去拿咖啡杯,还是在花前盘旋时用喙寻找花蜜。”


参考文献: Lochlan Walsh, Anna Stöckl, Daniel Robert. Lateralization of an unpaired appendage with a dominant eye for efficient visuo-motor control. PNAS, 2024; DOI: 10.1073/pnas.2319405121
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