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(科技)科普:觸須可助動物感知風向

2016-08-29 10:44:29  来源:新華社 【返回列表】

新華社華盛頓8月28日電(記者林小春)從狼到狗,從貓到鼠,陸地上幾乎所有哺乳動物的臉上都長有觸須。新一期美國《科學進展》雜誌刊登的美國西北大學的一項新研究顯示,這些觸須除了具有和人手一樣的觸感功能以外,還具備感知風向的功能。
論文共同第一作者、西北大學博士生餘炎對新華社記者說:“我們首次發現了陸生哺乳動物的觸須具有新的功能——感覺風!”這一發現為設計功能更強大的倣生機器人提供了新靈感。
研究人員以大鼠為研究對象,在一個圓桌一側邊緣間隔均勻地放置5臺小風扇,風扇都對準圓桌另一側的同一扇升降門,圓桌上有5個洞與每個風扇相對應。實驗中,每次隨機打開一台風扇吹風,從升降門中跑出來的大鼠如果逆風鑽進相應洞中,就得到糖水獎勵。
經過三四個月的訓練,大鼠的任務正確率穩定在60%以上。研究人員剪除它們的觸須後發現,“尋風”正確率下降了20%左右。
對此,研究人員引進了對照實驗,把風扇替換為燈泡,把“尋風”改為“尋光”。結果發現,大鼠失去觸須後找到光源的能力基本不變,這說明大鼠失去觸須後“尋風”成功率下降與失去方向感或感到不適應無關。
此外,他們還設計了一些方法防止對實驗結果的干擾,如“尋風”實驗在黑暗環境中進行,以防大鼠利用視覺完成任務;調大背景噪音,以防大鼠利用聽覺完成任務。
餘炎介紹說,雖然研究的是大鼠,但其他陸生哺乳動物,如貓、狗、牛、豬等的觸須也極有可能被用來感風。他指出,感風的能力對許多動物而言至關重要,可以幫助它們找到食物、躲避天敵、遷徙乃至尋覓配偶。
餘炎認為,既然觸須能幫助動物來定位風源,我們也可在機器人上增加人工觸須,用於執行探測氣流、定位氣源(如危險化學氣體)等任務。此前他們研究還發現,可以根據觸須在風中的變形和震蕩程度來推算風的方向和大小,驗證了“感風器”的倣生可行性。
“未來,我們將利用大鼠大腦深入研究觸須感風的神經傳導機理,推進神經科學及醫學的發展,也將繼續研發‘感風’機器人,”餘炎說。(完)