前沿

熊一蓉　朱崇恺

枝头的孟加拉雀

孟加拉雀可以控制自己的歌声？

高级智能意味着可以连续地对自己的精细行为进行操控。例如语言，就是一个很好的例子——需要连续对咽部、口部肌肉进行控制。有研究者认为，这种对发声过程的精细控制依赖于大脑的前额皮层脑区对脑干和中脑发声网络的直接支配，在灵长类动物进化过程中变得更加精确。在非人类灵长类动物中，鸣禽是一个特别的存在，它们在系统发育上与人类相距甚远，但其发声行为背后的神经机制却和人类的语言系统有千丝万缕的联系。

鸣禽可以控制自己的鸣声吗？在自然环境中显然可以。鸟儿的歌声会随环境变化，在为了领土而战和向雌鸟求爱时的歌声是完全不同的。这表明鸣禽可以迅速改变其歌曲，如音节排序和歌曲类型。但这种控制行为是自发的还是完全受到环境调控的呢？

为了探索这个问题，研究者使用随机的光线环境作为刺激条件，让孟加拉雀学习在不同的灯光下唱不同的歌曲：当呈现黄色灯光时，孟加拉雀需要唱“ab-c”的曲调;而当呈现绿色灯光时，它们需要唱“ab-d”的曲调。经过训练，它们的曲调完全被灯光调控了！这项研究结果表明，鸣禽可以根据环境进行语音学习，灵活地对鸣声中的声音元素进行适应性调整。

灵感来自仙人掌刺的吸汗贴片

仙人掌生长在干旱的环境中，为了生存，它们会将自己刺尖上形成的水滴移动到基部。在这个过程中，细小的水滴由于作用在其曲面内外的压力差而移动，这种现象被称为拉普拉斯压力。这一现象引起了科学家的注意，汗液传感器在实际使用过程中会受到汗液分泌率不规则且低的阻碍，那么是否可以学习仙人掌刺来有效地收集汗液呢？

韩国浦项科技大学化学工程系的曹基元教授研究小组开发了一种贴片，通过模仿仙人掌刺背后的原理來快速收集汗液。贴片使用具有超疏水/超亲水表面的楔形通道湿润模型，来模拟仙人掌脊柱的结构。实验证实，楔形通道显示出很高的汗水收集效率，几乎所有的汗滴输送到传感区域，能够比传统的微流体通道更快地收集汗水。

仙人掌刺上自然形成的小水滴

蜘蛛的织网秘密

仅凭触觉而不是视觉织网的蜘蛛一直让人类着迷。近日，美国约翰霍普金斯大学的研究人员通过跟踪和记录蜘蛛在黑暗中工作时8条腿的每一个动作，发现了蜘蛛织网的秘密。

为了在夜间观察蜘蛛，实验室设计了配备红外摄像机和红外灯的场地。通过这种设置，他们每晚监视并记录6只蜘蛛织网。研究人员需要在很长一段时间内对许多对象进行追踪，由于每一帧需要手动注释腿部的点位很多，所以他们采用训练机器视觉软件来监测蜘蛛的姿态。通过观察，他们发现蜘蛛织网的规则是在蜘蛛大脑中编码的，而且它们的大脑建立在与人类相同的基本构建块上。这项工作可以为研究人员提供有关如何理解包括人脑在内的更大的大脑系统的线索。

蜘蛛网