不同動(dòng)物的高階腦功能
曾經(jīng)，高階智力被認(rèn)為是靈長(zhǎng)類動(dòng)物獨(dú)有的，這是通過(guò)一些復(fù)雜的認(rèn)知功能，如使用先進(jìn)的工具和自我識(shí)別來(lái)確定的。然而，這些智力特征已經(jīng)在除了哺乳動(dòng)物之外的許多其他種類動(dòng)物身上被發(fā)現(xiàn)。值得注意的是，鴉科動(dòng)物和鸚鵡表現(xiàn)出了高度先進(jìn)的行為，包括使用創(chuàng)造性的工具，這些需要結(jié)合復(fù)雜的推理、計(jì)劃和精細(xì)協(xié)作技能。
高級(jí)腦功能的發(fā)展伴隨著相對(duì)腦質(zhì)量的增強(qiáng)，稱為腦化。在靈長(zhǎng)類動(dòng)物中，與其他哺乳動(dòng)物相比，相當(dāng)于大腦皮層的大小增加了。人們很自然地認(rèn)為，鳥(niǎo)類的智力也會(huì)以同樣的方式增長(zhǎng)，但相反，研究發(fā)現(xiàn)它們的蒼白球（大腦中也包括皮質(zhì)的區(qū)域）的神經(jīng)元密度有所增加。這似乎表明，在不同的動(dòng)物類別中，高級(jí)認(rèn)知功能可以以明顯不同的方式發(fā)展。
P. Estienne等取樣的硬骨魚(yú)類物種的系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)
圖在CC BY 4.0下復(fù)制
瀨魚(yú)智力
瀨魚(yú)是硬骨魚(yú)類下綱的一種海洋魚(yú)類，是放線菌鰭魚(yú)類的一個(gè)亞科。盡管硬骨魚(yú)類和一般魚(yú)類的腦化程度相對(duì)較低，但人們發(fā)現(xiàn)瀨魚(yú)表現(xiàn)出使用工具的能力。因?yàn)樗鼈儧](méi)有四肢，所以它們會(huì)用嘴抓住貝類，并在巖石或珊瑚等堅(jiān)硬的平面上反復(fù)撞擊，使其破碎。
為了確定這種高階行為是如何與大腦化相對(duì)應(yīng)的，巴黎薩克萊神經(jīng)科學(xué)研究所的研究人員比較了各種瀨魚(yú)和硬骨魚(yú)的身體質(zhì)量、大腦質(zhì)量和大腦結(jié)構(gòu)。
左)在這項(xiàng)研究中檢查的大腦五個(gè)主要區(qū)域，
突出顯示在慈鯛的大腦上，慈鯛是瀨魚(yú)的親戚。
（右）與瀨魚(yú)大腦相同的區(qū)域。
CC BY 4.0下的圖改編自P. Estienne等
大腦可視化與Amira軟件
為了將這些復(fù)雜的大腦結(jié)構(gòu)可視化，我們對(duì)硬骨魚(yú)大腦的微米厚切片進(jìn)行了成像，并利用Thermo Scientific™Amira™軟件將其堆疊重組成3D圖像。使用手動(dòng)分割，可以識(shí)別大腦的各個(gè)區(qū)域，包括腦葉和連接纖維。研究人員發(fā)現(xiàn)，與其他硬骨魚(yú)相比，瀨魚(yú)有更大的端腦和一般的前腦/中腦區(qū)域。值得注意的是，還包括一個(gè)更大的下葉，這種結(jié)構(gòu)在哺乳動(dòng)物和鳥(niǎo)類中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)類似的。這個(gè)腦葉還顯示出與腦白質(zhì)的獨(dú)特和實(shí)質(zhì)性的連接，而腦白質(zhì)已經(jīng)與其他動(dòng)物的高階思維有關(guān)?？傊?，這展示了動(dòng)物發(fā)展高階思維的另一種獨(dú)特方式，拓展了我們理解大腦功能和進(jìn)化的方式。
比較隆頭魚(yú)和斑馬魚(yú)的大腦皮層和下葉（IL）的相互連接。瀨魚(yú)的IL明顯大于斑馬魚(yú)，表明腦化程度較高。CC BY 4.0下的圖改編自P. Estienne等
通過(guò)成像來(lái)理解大腦進(jìn)化
這項(xiàng)研究為不同種類動(dòng)物的智力發(fā)展提供了獨(dú)特的、新穎的見(jiàn)解，以及智能行為如何在大腦中沿著不同的途徑進(jìn)化。這些觀察是通過(guò)高分辨率成像和3D可視化實(shí)現(xiàn)的，這為研究人員提供了整個(gè)大腦及其復(fù)雜結(jié)構(gòu)的近距離視圖。
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