[推荐][生原神经学讲座]第14讲提要

 

[生原神经学讲座]第14讲提要

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[生原神经学讲座第14讲的分题目是：灵长类动物的神经与运动特点比较，全文约8000余字。为《动物的神经与运动特点比较》第六篇。作者华洱人。

 

讲座首先对灵长类动物的物种数目、生态分布、、分类性、生理构造、运动特点、食性、脑神经特征及起源史等做了简介。

 

讲座的第一个比较研究题目是：“同样是发源于树上的行为生态环境中，为什么灵长类逐渐地与一般哺乳类在生态适应性上了分化为两条道路的呢？是什么样的原始行为生态导致了灵长类的生理和神经构造上的新的特点的呢？”

 

讲从名为“辛普森氏果猴”（Carpolestes simpsone )的原始灵长类化石开始引入，依次由“手指和指甲的发展、不平衡性姿态控制、眼睛平面化、手眼配合与脑神经构造的发展半直立骨骼力矩系统头部非工具化及颅腔体积比例扩大“等六个方面做了论证。摘要如下：

 

“……灵长类的始祖是食虫类哺乳动物中的一种，高度发达的原始嗅觉和鼻子是其寻找食物的主要感觉功能器官。而抓握能力的进化显示其从食虫方向向食果和叶的方向转化。在阔叶林伞形树冠的内空间中，特别是接近树冠边缘的细枝条上，才能找到丰富的果实和嫩叶。向这一觅食区域发展是一种富有效率的生态对策。……”

 

“……原始灵长类的食物位最有可能是在树梢上。而由此它的行为生态进化就从这一小生境中开始演化。……在这种不稳定的依托物体上，体重超过一定界限，动物原有在树枝上端的攀附受力方式会转变为一种不稳定的力学系统，解决的方法是大大减小体形或转为在树枝下端的悬挂新方式。灵长类发展的就是后一种方法。原因不仅是体形减小的困难性，更重要的是悬挂方式不仅可以一举解决稳定问题，而且可将觅食的范围从树枝上端的半圆球体空间扩大到全圆球体范围，扩大一倍甚至更大。同时比树枝上端的攀附方式还优越的是解放了更多的手脚。悬吊方式的自由度很大，可以是四足，也可以是三足、两足，甚至是单足或只用尾巴。……这一新的方法本质是发展了一套灵巧的、以“不平衡性姿态控制”为基础的机动攀附、借力弹跳与悬挂操作之新的运动适应性。……”

 

“正是在这种苛刻的生态条件使某种树上原始哺乳动物向着手臂手指采食化方向发展，指甲的出现可能正是用于对细小的嫩芽进行掐切而需要一种工具"……他们原有的两侧性的眼睛布局就成为影响其采食效率的阻碍因素。试验证明当其在面前近距离通过前肢完成比较精密性的位置动作时，处于同一平面上的双眼交叉视点所提供的近距离视物信息的准确度，特别是静物信息的分辨准确度以及在此基础上对前肢精确性动作的指令成功率等均远高于两侧性双眼视觉条件所能提供的同类比较结果。由此进化出一种平面前视的双眼以便更有效地采食植物的花、果、嫩芽等只是时间问题了。……”

 

“……这种特有的运动方式也彻底地结束了以往许多种动物在头部工具化方面的演化趋势。观察灵长类的头部特征并与其它类型的动物头部特征比较可以发现，灵长类头部各种器官无任何特别显著的功能特化，例如，鼻子部分没有出现象大象那样的工具化，额顶没有出现象鹿和牛那样的角斗工具，吻部没有象草食动物那样的长吻化，舌头也没有象蜥蜴那样的长距离伸缩和沾粘功能化……。由于手臂工具化的强有力发展，灵长类已经不需要头部为为其觅食、角斗等而选择取向了。这样，灵长类在头部骨骼上的调节就不再用以为特种工具化而设计了，这样反而为整个脑部的扩大化减少了被挤压、被限制的空间压力。从颅腔在整个头部骨骼中所占的比例来比较，灵长类颅腔在整个头部中的体积不断扩大，而工具性骨骼部分在整个头部中比例则不断缩小。”

 

讲座的第二个比较研究题目是：“从哺乳类动物多生态位综合化发展这个主方向来看，灵长类动物的脑容积发展平均应当小于大型哺乳类动物的脑容积量才是。……但是，实际的测量结果却和上述推断正好相反，……为什么在陆地运动迁徙能力低于平均水平的动物，其平均脑量却高于平均水平呢？ ”

 

作者从灵长类动物的运动能力中所显示出的最具独特性的三项指标方向比较起始，对第3项指标方向——静物细微视觉分辨度——做了重点论证。摘要如下：

 

“……静物细微分辨度的提升在能量消耗方面显然没有过多的负担，但是，这一进化及延伸——精细化的行为操作能力——的形成却为灵长类动物带来了重大的、广泛的收益。第一表现在食物的寻找方面，细微分辨能力越高的动物越能优先发现食物，这不仅减少了寻觅食物的能量消耗，而且不用增加能量消耗就能够比其它动物提前获得有限的食物资源。从而使自身占有的食物资源相对量明显高于其它同类。优越的收益性显而易见。第二方面，在食用食物时，精细化的行为操作能力使动物的营养效率程度达到了一个新的高峰。……”

 

“灵长类这种在树上特定的生态行为运动方式，对其脑神经复杂度的影响是决定性的.为配合手的灵巧运动和手指的精密动作，灵长类发展了近距离的立体视觉功能。双眼向前方交叉观察同一目标，脑神经接受一对视觉通路的影象信息。经过大脑处理后，产生对特定目标的精确的深度、颜色、距离、位置等的综合感觉。这不仅对灵长类提高采食的效率有重要作用，而且对提高在不规则的树丛中进行跳越的精度也有非常重要的安全和效率意义。……”

 

"正是灵长类的静物细微分辨能力及其精细化的行为操作能力才是这种动物最有效率的适应性选择方向。也正是这一新的运动方向所发展出的运动复杂度决定了这种动物脑神经复杂度的新的发展方向。……显然，灵长类与哺乳类走的是两种不同的脑神经复杂度适应性道路。……哺乳类脑神经复杂度适应性道路是：通过同时性的适应多种不同特点的生境来取得自己的生存优势。其优越的运动潜力为这一进化准备了生理条件；而食物的匮乏和短缺则是促使哺乳动物扩大食物范围和种类的自然选择条件。完全不同的生境条件下的相对应的不同的行为生态就意味着在哺乳动物的脑神经中也具有相对应的不同的网路构造。这样，哺乳动物则主要的是以多样化的生态位和其多样性的神经生态对策体系为自己的优势进化选择。结果是：由于与各种特定行为生态对策相对应的特定神经网路构造具有较强的独立性，必然使脑皮层的体积增大许多。”

 

“而灵长类脑神经复杂度适应性道路是：不在运动的力量和耐久性指标方面寻求潜力的扩大，而是改为在细微性和精密程度指标方面上的提高。由于静物细微分辨能力及其精细化的行为操作能力的重大突破；使动物对较小空间区域内的信息可控制总量巨增，这样就使动物有可能针对不同的小空间生境条件建立的行为生态和神经生态对策体系。这实际上就是对已有生态位的细分，动物通过生态位的细分同样可以建立起多样化的生态位和其多样化的神经生态对策体系；……通过细化形成一批精巧型的小生态位，灵长类动物就是在这种精巧型的多样化小生态位的基础上来建立自己的多样化的神经生态对策体系的。同样的结果是：由于与各种特定行为生态对策相对应的特定神经网路构造具有较强的独立性，必然使脑皮层的体积增大许多。

 

讲座的最后结论是：“…… 一种通过扩大生态位的外延信息量来建立生态适应性的脑神经复杂度扩展之路。…… 一种通过扩大生态位的内涵信息量来建立生态适应性的脑神经复杂度扩展之路。相比起来，灵长类动物由于它不仅可以具有一定的跨区域、跨生态位活动能力；而且特别地具备进行生态位分化和建立特定行为生态适应性的能力；它可以在外延和内涵两方面的来建立自己的适应基础。从这个意义上讲，灵长类生物的脑容量高出一般哺乳类2倍是不足为奇的。

 

（详细内容请参见讲座原文）

神经巢 http://www.neuronest.com

 

生原神经学研究组

编辑：tenyer

［此帖子已被 tenyer 在 2004-11-2 21:48:05 编辑过］

呵呵，你的讲座基本结束了吧？从功能和形态方面，对脑有了一定的理论。但是由于视线只在外部，对脑的具体机制几乎没什么触及。

如果要取得真正的成就，还是放平心态，学一些神经科学的深入知识。

比如说，老鼠在完成一项任务时，哪些脑区参与了具体什么功能的活动。

转华洱人回复

"远未结束!神经与运动的比较研究只是整个生原神经学的导入口.你能理解这一部分,就为后面诸部分的理解打下了基础.整个讲座是先从宏观开始引导的,但重心还在微观上.你将会看到后续部分逐步地进入你更重视的微观领域.如果说这一学科能够最终达到你所希望看到的境界,届时,希望你能放平心态,也学一些生态学的深入知识.

交流是永恒的,知识是暂时的."

你是我们生原组的诤友,千万别退阵哟!加油!

“你将会看到后续部分逐步地进入你更重视的微观领域.”原来还有下文，俺的结论下早了。不过希望下面的内容能大致注明一下原创或出处。