用「看」的就能回想路線 科學家揭開山雀如何用眼神喚醒大腦地圖
你以為鳥兒找食物時只靠本能亂飛嗎？其實牠們的大腦在運算「地圖」的能力超乎想像。哥倫比亞大學祖克曼腦行為研究所的團隊，最近針對北美常見的黑頂山雀進行創新實驗，證實這種小鳥只需遠遠看向某個地點，大腦就能像 GPS 一樣馬上標記出那個位置，並且快速啟動空間記憶。
實驗中，科學家在61公分見方的圓形競技場中設置五個一模一樣的投食點，讓黑頂山雀在自由活動時學習尋找亮燈後會有食物出現的位置。特別的是，團隊使用多鏡頭追蹤系統記錄鳥頭部動作，同時用雙鏡頭追蹤鳥眼睛的瞳孔方向，再加上植入微型電極，即時記錄大腦海馬迴超過1900個神經元的電活動。
結果發現，當山雀移動到場地特定位置時，有超過六成（62%）神經元會明顯活躍；但更令人驚喜的是，即使山雀靜止不動、只是轉頭用視線遠遠盯著某個目標，也有將近六成（57%）神經元會被「看」這個動作激發！進一步分析，發現有四分之三原本負責記錄位置的神經元，同時也會對視線方向有反應，兩種資訊在大腦幾乎完全重疊。
有超過六成（62%）神經元會明顯活躍
(a) 展示實驗設計：鳥頭上裝有反光標記，配合多鏡頭同步追蹤頭部位置、雙鏡頭系統校正瞳孔位置以估算視線（gaze），得到「頭朝向＝視線方向」。
(b) 畫出頭部水平角度隨時間變化，標示出「甩頭」（head saccade）動作，說明山雀多靠甩頭轉動視線，眼球本身移動很小。
(c) 統計鳥連續甩頭之間的時間間隔，大多小於0.5秒，顯示鳥在短時間內可頻繁切換注意目標。
(d) 分布圖顯示甩頭時，眼球在頭內的相對位置變化很小，證實頭部朝向幾乎就是鳥的注視方向。
(e) 行為流程：鳥先用視線搜尋五個目標位置，當正確目標亮燈後會「衝刺」（dash）至該點換取獎勵。
(f) 甩頭與搜尋、衝刺的時序關係，配合速度、角度和頭部高度變化，呈現出鳥在作決策前頻繁掃視。
(g) 分析鳥衝刺前數次甩頭的角度，發現山雀在執行「導航」動作前，會先用側視快速鎖定目標再啟動直線衝刺。
(h) 熱點圖顯示山雀在決定行動前，雙眼多以側視分別對應左右目標，最後衝刺時則用鳥喙正面對準目標。
總結：這組數據證明，黑頂山雀會運用快速甩頭進行「遠距定位」，利用側視先精確鎖定目標，再切換到正面進行導航，大腦同步記錄「看」的位置並呼應空間記憶。圖片來源：nature
神經元在山雀「快速甩頭」時會產生預測性放電，還能同步啟動一連串記憶聯想。研究團隊認為，這種「遠端啟動」的神經機制，顯示小鳥的大腦能結合預期與感官輸入，達到即時空間導航的功能。換句話說，小山雀只要「看一眼」遠方，就能直接回想起那裡的記憶、迅速規劃下一步路線。
這項突破性的研究發表於《自然》（Nature），不僅讓我們看見鳥類驚人的導航大腦，也有望啟發人類關於空間記憶、視覺與神經科學的新研究。
更多科學與科技新聞都可以直接上 明日科學網
首圖來源：翻攝梁朝偉Tony Leung Chiu Wai臉書 (CC BY 4.0)
圖片來源：nature (CC BY 4.0)
參考論文：
1、Remote activation of place codes by gaze in a highly visual animalnature
延伸閱讀：
1、非洲野狗也會撒嬌：小狗眼神不只屬於寵物！
