螃蟹如何找到回家的路

招潮蟹通过追踪步幅来帮助它们找到洞穴

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路径积分可能不如美国运通卡那样广为人知,但你最好不要在没有它的情况下出门。毕竟,路径积分是包括人类在内的动物从其他地方返回家园的能力。

动物如何在狩猎旅行中保持方向感在某种程度上仍然是一个谜。天文导航和电磁场帮助蚂蚁、蜜蜂、鸟类和海龟保持方向。更令人费解的是:动物如何测量距离。一项新的研究发现了首个直接证据,表明招潮蟹通过追踪步幅来监测它们的行进距离。

对于招潮蟹如何绘制回家路径的显而易见的解释是,它们只是简单地数着远离洞穴的步数。但是,嗯,这并不符合实际。“如果它们的步幅大小都相同,并且这种方式根深蒂固于它们的大脑中,它们就会将距离转换为步数,”辛辛那提大学的生物学家、资深研究作者约翰·莱恩说。“事实上,它们不是那样做的。”

莱恩和他的学生迈克尔·沃尔斯使用高速高清摄像机观察了招潮蟹在泥地和光滑塑料片上行走的情况。“我们能够测量实验中每只动物每条腿的每一步,由于这些是八条腿的动物,所以数据量很大,”莱恩说。他们的发现:螃蟹在慢行时步幅较小,奔跑时步幅较大。
 
即使是小的失误也会让螃蟹感到非常困惑。当被允许跑回家时,没有穿过塑料片的螃蟹行走的距离足以到达它们的洞穴。那些在材料上滑倒的螃蟹则远远没有达到那个距离。它们滑倒得越多,离洞穴的距离就越远。 

莱恩认为,这些结果将于下个月发表在《当代生物学》杂志上,表明招潮蟹每次离家时都会进行复杂的数学运算。“我们认为它们在累加步数,”他说。它们知道自己走了多少步,每步的长度,而这个神奇的数字给了它们离家的距离。 

莱恩说,下一步是确定螃蟹在累加步幅时到底在做什么。一种可能性是,动物腿部的称为本体感受器的传感器以某种方式统计步数和步幅长度。他说,其他选择包括大脑本身正在计数其发出的移动腿部的指令,甚至螃蟹可以测量它们在距离上的能量消耗。

“招潮蟹的论文是伟大的动物行为学家[和诺贝尔奖获得者]尼古拉斯·廷伯根所称的‘不破皮的生理学’的一个美丽的例子,”密歇根州立大学东兰辛分校动物学系主任弗雷德·戴尔说。“它说明了行为证据——对整个动物行为的仔细测量——如何为理解动物大脑中进行的计算提供线索。这种证据是不可或缺的,因为直接观察神经元计算非常困难。”

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