本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
有一个精彩的视频正在互联网上流传，展示了一只长鳍近海鱿鱼变色皮肤随着 Cypress Hill 的音乐同步变换色彩。 这是名为 The Backyard Brains 的团体创作的，他们生产用于教育目的的自制大脑活动记录套件。有什么比观察神经元的运作更好的方式来了解神经元呢？ 只是为了好玩，Backyard Brains 决定制作这个最新的视频。让我来解释一下
在马萨诸塞州伍兹霍尔海洋生物实验室对长鳍近海鱿鱼 (loligo pealei) 的巨型轴突进行实验期间；我们对鱿鱼皮肤快速变色的特性着迷。鱿鱼（像许多其他头足类动物一样）可以快速控制称为色素细胞的色素细胞来反射光线。长鳍近海鱿鱼有 3 种不同的色素细胞颜色：棕色、红色和黄色。每个色素细胞都有微小的肌肉沿着细胞的圆周，这些肌肉可以收缩以显示下面的色素。
来这里看看，随着时髦的节奏摇摆吧
关于支持科学新闻
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。 通过购买订阅，您将有助于确保有关当今塑造我们世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
虹彩现象实际上在自然界中非常常见：我们在蝴蝶和蜻蜓的翅膀、甲虫的壳、蛋白石以及是的，鱿鱼和其他海洋生物中都能看到它。 但并非所有的虹彩现象在潜在机制上都是相同的。 正如我在 2007 年写的那样，我们在蝴蝶翅膀上看到的颜色并非来自实际的色素分子，而是来自翅膀（或壳、或羽毛）精确的晶格状结构，这种结构迫使穿过的光波相互干涉，使其只能在特定方向和特定频率上传播。 由此产生的绚丽色彩会随着观察角度的不同而变化。 本质上，它们的作用类似于自然产生的衍射光栅。
物理学家将这些结构称为光子晶体，是“光子带隙材料”的一个例子，这意味着它们会阻挡某些频率的光，而让其他频率的光通过。 这使得它们“可调”，特别是人造品种，因为它们具有高度有序的周期性“孔”阵列。 任何可调的东西在定义上都是可控的，因此可用于实际应用。 光子晶体最常用于电信/光纤系统中的光波导，或科学家希望能够控制光的频率或方向的其他地方。
蝴蝶翅膀的颜色来自天然存在于鳞片中的光子晶体结构，这些鳞片由几丁质组成，几丁质出现在各种昆虫中。 这些鳞片的排列方式像屋顶上的瓦片，只是它们的尺寸仅为几十微米。 翅膀的每一侧都包含不同的光子结构：单晶产生的金属蓝色，以及更随机的晶体排列产生的暗淡绿色。 精确地排列晶格结构对于实现最绚丽的色彩效果以及控制所需频率的光传播至关重要。
但正如 Backyard Brains 指出的那样，长鳍近海鱿鱼及其亲属的虹彩颜色并非来自这些结构，而是来自排列在其半透明皮肤外层的色素细胞——即色素细胞。 加州大学戴维斯分校的这个网站将色素细胞描述为“一个灵活的彩色袋子”。
每个细胞都连接到皮肤表面的肌肉纤维，而这些肌肉又连接到神经纤维。 这些神经可以受到电脉冲的刺激，例如，这些脉冲然后沿着神经纤维传递到肌肉，导致肌肉收缩。（这种“动态可调结构颜色”的激活机制似乎与一种叫做乙酰胆碱的神经递质有关，根据新的论文启发了这个视频。）
这实际上扩大了细胞，因为肌肉在不同的方向拉动。
为什么这会导致颜色变化？ 随着细胞的扩张，色素区域也会扩张；当它缩回时，色素区域也会缩小。 因此，如果所有黑色细胞突然收缩，鱿鱼就会变浅。 如果动物扩张其所有红色色素细胞，它就会变成红色。
更新：从海洋生物学家丹娜·斯塔夫的评论中提取，她对鱿鱼略知一二：“色素细胞是我们看到的随着 Cypress Hill 的节拍扩张和收缩的色素袋。 在色素细胞层之下，鱿鱼的皮肤有一个完全独立的虹彩细胞层，它与蝴蝶翅膀中的晶体更相似（但比它们更棒）。 鱿鱼虹彩细胞不是基于色素的；它们是可以调整以反射不同波长的反射结构，而对这种调整的神经控制是最近皇家学会论文的主题。 调整虹彩细胞比扩张和收缩色素细胞要慢得多，正如此视频中所示。”
就在上个月，Ed Yong 强调了鱿鱼的这种不寻常的能力。 那篇文章的重点是海洋生物学家 Michael Bok 创作的一个类似视频，有一天他在解剖一只长鳍近海鱿鱼时注意到色素细胞仍然活跃。 他记录了颜色变化的动作，并将整个过程配上了帕赫贝尔的 D 大调卡农曲
但 Backyard Brains 不仅仅是将视频图像配上酷炫的音乐。 他们实际上使用了 Cypress Hill 的音乐作为刺激来诱导颜色变化。 根据 The Verge
[他们] 通过将 iPhone 与生物的背鳍之一与吸盘电极连接，模拟了触发肌肉的神经信号。 当音频以电信号的形式发送到鱿鱼时，电压变化使色素细胞随着音乐同步舞动。
本质上，他们将细胞变成了执行器，一种换能器——即一种将一种信号（通常是电信号）转换为运动的设备。 在这种情况下，他们将声音（机械能）转换为电脉冲，进而产生鱿鱼皮肤中色素细胞的运动。 非常巧妙，不是吗？
鱿鱼皮肤中色素细胞的图像，来自伍兹霍尔海洋生物实验室 Lydia Mäthger 和 Roger Hanlon 于 2006 年发表的论文。 来源。
参考文献:
Wardill, T.J. 等人。“鱿鱼可调皮肤虹彩现象的神经控制，《英国皇家学会学报 B》，2012 年 8 月 15 日。”