视觉模块大小恒定令人惊讶

由瑞士日内瓦大学联合德国马普学会以及法国国家自然历史博物馆的科研团队, 针对灵长类动物视觉系统开展了跨物种比较研究, 他们发现, 从体重仅仅60克重的鼠狐猴开始, 到7公斤重的猕猴, 再到人类, 视觉皮层之中处理信息的基本单元直径全都稳定在0.5毫米之上, 并且这一结果推翻了之前关于小型灵长类动物视觉模块会相应缩小的假设。

在研究里, 人员运用光学脑成像技术, 给鼠狐猴展示不同方向的几何图形, 与此同时实时记录神经元活动。他们本来所期待的是看到与鼠狐猴微小体形成比例的微型化单元, 然而数据呈现出这些模块的大小跟较大灵长类动物完全一样。这就表明视觉处理模块的尺寸在数千万年的演化进程中维持恒定。

鼠狐猴是研究视觉进化的理想模型

体重仅约60克的鼠狐猴这种动物, 生活在马达加斯加, 属世界上最小的灵长类动物之一。它与最早在5500万年前出现 , 且具有包括体形、栖息地、食物来源和生活方式等众多特征在内的灵长类祖先彼此相象。故而, 它被视作研究早期灵长类视觉系统的活化石。

被指出的研究通讯作者Huber教授, 要是小型化或者简化大脑回路在体形更小的物种里出现, 那么鼠狐猴该是最明显的实例。可是, 实际观察的结果刚好相反情况呈现。这给理解视觉系统的保守性提供了关键的证据。

视觉模块的数学规则高度统一

1. 研究团队发现了一个情况, 那就是每种被研究的灵长类动物, 其视觉处理单元在大脑里的排列方式, 都是完全一样的, 并且遵循着同样的数学规则。2. 而且, 每一个视觉单元的神经细胞数量, 也基本上都是趋于一致的。3. 这样的一个发现, 使得德国马普学会的物理学家Fred Wolf感到十分惊讶。4. 这位物理学家, 在10年之前, 就曾经提出过一个假说来, 该假说认为视觉系统的进化, 是受到普遍数学原理支配的。

Wolf称, 他原本预估, 这些神经模块会在物种之间, 存在一些共性以及特征差异。然而, 数据表明, 对抗数千万年演化压力, 且不惧宿主身体尺寸变化的视觉回路, 其稳定性远远超出科学家的想象。这意味着视觉系统或许受到更深层次物理或者数学规律的限制。

视觉系统难以压缩的生物学原因

研究人员作出解释, 视觉处理单元没办法被压缩, 也不可以被缩小, 原因在于, “看”这般的过程, 需要一定数量的神经元, 借此确保最佳功能。对于视力极佳的小型灵长类动物称作为鼠狐猴的而言, 它的视觉系统, 相对于整个大脑来说, 必须保持较大比例, 如此才能够容纳足够数量的处理单元。

数据表明, 鼠狐猴大脑皮层中超过五分之一的部分专门用以视觉处理, 与之对比说来, 和视觉相关的神经回路在人脑中仅占到百分之三, 这样巨大的比例差异表明, 小型灵长类动物为维持相应高质量视觉付出了明显的大脑空间代价。

视觉系统并非完全一成不变

即便基本模块大小保持恒定, 灵长类动物的视觉系统并非完全冻结。以前针对波多黎各圣地亚哥岛上八十多只恒河猴的两万多次采食行为进行观察, 表明部分灵长类动物演化出了三个不同种类的光敏视锥细胞, 而非通常的两个。这种三色彩视觉能力有助于早期祖先在绿色森林背景里更容易发现色彩鲜艳的成熟果实。

这种色彩感知能力得以获得表明, 视觉系统当整体架构维持稳定之际, 部分功能组件依旧能够产生适应性变化。模块大小恒定和功能组件演化不存在矛盾, 它们一同构建起视觉系统保守与创新的双重特点。

保护鼠狐猴栖息地迫在眉睫

此项研究不光揭示了视觉历经数千万年进化的奥秘, 还着重表明保护像鼠狐猴这样灵长类动物栖息地的重要意义, 鼠狐猴主要在马达加斯加的森林里分布, 然而这些栖息地正以让人吃惊的速度在消失, Huber教授发出警告, 森林的毁坏同时拿走了了解人类起源的珍贵钥匙。

从事研究工作的人员发出诉求,期望国际社会对马达加斯加的生态保护予以关注, 每一片森林倘若消失, 极有可能表明无法被替代的动物进化方面的相关信息会永久消逝不见, 对于那些微小灵长类动物的生存环境开展保护举措, 实际上等同于对人类自身演化进程历史的珍贵档案起到保护作用。

你可曾思索过, 要是哪天鼠狐猴灭绝掉, 我们或许永远都没办法去确认人类视觉起源的某些关键详情? 欢迎于评论区去分享你的看法, 点赞与转发出让更多人儿知晓这个微小生物背后蕴含的大秘密。