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2023

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05

嗅闻有助于哺乳动物智力发育


来自EurekAlert的消息,德州大学奥斯汀分校,美国自然历史卡内基博物馆等处的研究人员在最新发表的文章中,描述了朝着大且复杂的脑组织发育的3个关键性的进化步骤,并提出嗅闻有助于哺乳动物智力发育这一观点。这一研究成果公布在《科学》(Science)杂志上。

这项研究得到了美国国立科学基金会、德克萨斯大学杰克逊地球科学学院及中国国家自然科学基金会的资助,由卡内基博物馆的罗哲西教授研究组、德州大学奥斯汀分校Timothy Rowe研究组和圣玛丽大学的Thomas Macrini研究组合作完成。其中罗哲西教授早年毕业于南京大学,现为南京大学的客座教授,其研究组之前曾发表多篇杂志文章,解析古生物学研究进展。

研究人员利用X射线计算机断层摄影技术(CT)重构了来自中国的1亿9000万年前的摩根兽和巨颅兽的化石的脑模型或颅腔模型。这些极其细小的地鼠样的动物被认为是现存哺乳动物的前体或“前-哺乳动物”。

CT技术是分析脆弱的化石所不可或缺的,因为它可令研究人员在无须为了暴露颅腔而破坏化石的情况下创制出一个化石性脑腔的精确三维画面。

在这篇文章中,研究人员耗费了数年的时间在高分辨率X射线计算机断层摄影机构用CT来扫描了十几个前哺乳动物脑子的颅腔模型。这些三维的画面提供了这些化石的脑腔和鼻腔的一个放大了的内视图。研究人员观察到,在这些前哺乳动物的化石中,其鼻腔及相关的嗅觉区域有所增大,同时增大的还有脑中的那些处理嗅觉资讯的区域。这两组特征表明,在前哺乳动物中,其嗅觉有所改善。

这项研究还查看了体毛的发育对脑子尺度的影响。例如,回形针大小的巨颅兽长着皮毛,而与其密切相关动物的毛皮或皮肤的化石提示摩根兽可能也长有体毛。文章的作者猜测,多毛的早期哺乳动物很快就发育出了灵敏的触觉,以及增强了的运动协调性。

动物的体毛原先并非用于保暖,而是作为一种及其细小的空中交通控制器,使得前哺乳动物能够在小缝隙中行进并避免受到伤害。文章的作者提出,这种增强的触觉敏感性最终导致了在哺乳动物脑子的新皮层中复杂的感觉区域的形成。

由于新皮层与诸如感官知觉及运动指令的产生等作业有关,其功能的提高可能会导致早期哺乳动物运动技能的精微调节及神经肌肉的协调。在这两个化石中,其小脑(这是脑中负责感觉-运动整合的区域)的尺度生长到如此之大,使得其开始起波纹而形成折叠;这一尺度的增加支持早期哺乳动物已发展出了高级的神经肌肉协调的观念。

与其它种群哺乳动物(如那些叫做犬齿兽的原始爬行动物)化石的脑子颅腔模型进行比较之后显示,摩根兽和巨颅兽的脑子几乎要比哺乳动物的前体动物的脑子大50%。整体来看,这些结果提示,早期哺乳动物的探索大量的以气味占主导的资讯的能力使得它们与即使是它们最近的已经灭绝的亲族相比也存在着极大的差异

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