
在阿根廷的海岸线,西南大西洋的河口和盐沼地带,栖息着无数穴居的泥蟹。布宜诺斯艾利斯大学神经科学副教授Daniel Tomsic从小就对这些随处可见、名为Neohelice granulata的生物印象深刻,它们在他每次去海滩时,都会在巢穴内外匆匆穿梭。
Tomsic教授如今正致力于研究这些泥蟹的神经节如何控制其视觉引导的逃逸行为。这些比吉他拨片稍大的生物是海鸥的捕食对象。当一只螃蟹看到海鸥从头顶飞过时,它必须迅速决定是否逃跑以及逃跑的方向。Tomsic教授将这种计算比作网球运动员在面对时速200公里发球时,判断击球时机所做的计算。他指出:“没有人知道这些‘碰撞时间’计算是如何完成的。”他补充说,泥蟹是研究这一问题的理想易处理模型生物。
Tomsic教授从他的导师Hector Maldonado那里继承了这一研究模型。Maldonado教授在流亡18年后返回阿根廷,将Neohelice引入作为一种神经行为学模型。Tomsic教授进一步推动了这项工作,他成功地在活体、行为中的动物身上进行了细胞内电生理记录。此前,这种技术仅在昆虫身上实现过,且通常需要在移除动物腿部后才能进行。Tomsic教授解释说,泥蟹坚硬的甲壳以及通过在角质层上钻一个小孔即可触及的脑区,使得这一突破成为可能。
这项研究的突破性进展在于,它首次在活体、自由行为的甲壳类动物中,揭示了复杂的视觉信息处理与运动决策之间的神经连接。通过精确的细胞内记录,科学家们能够直接观察到神经元在感知威胁、计算时间并触发逃逸反应时的电活动模式。这不仅加深了我们对无脊椎动物神经系统如何处理动态视觉信息的理解,也为解析更普遍的快速决策神经回路提供了宝贵的线索。未来,这项研究有望为仿生机器人设计和人工智能领域中,对快速反应和环境感知算法的开发提供新的启发。