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狗狗戴上VR眼镜,科学家发现他们很有“时间感”

日期: 2018-11-26
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美国西北大学最近发表了一项新研究,表明狗狗能够通过自己的神经系统判断时间。通过检查狗狗大脑内侧的嗅皮层,研究人员发现了一组此前从未发现过的神经元。当动物在等待的时候,这些神经元就像时钟一样打开了。

狗狗戴上VR眼镜,科学家发现他们很有“时间感”

这项研究的领导者丹尼尔-多姆贝克说:“如果你今天给你的宠物狗喂食的时间比昨天晚了一会儿,你的狗狗能够发现吗?我们的这项实验获得了肯定的答案,表明他们的大脑中确实有明确的时间指示,能够感知时间的间隔。”


在设计实验的时候,多姆贝克的团队专注于大脑内侧嗅皮质,这是位于大脑颞叶的一个区域,与记忆和导航有关。因为人类大脑的那部分负责情节记忆和编码空间信息,所以多姆贝克认为狗狗大脑中的该区域可能也负责编码时间。


实验室里的博士后研究院詹姆斯-海耶斯说:“每个记忆都有不同之处。但是所有情景记忆都有两个特征:空间和时间。它们总是发生在特点的环境中,并且总是依据时间具有结构化。”


为了验证他们的假设,多姆贝克和海耶斯建立了一个名为“虚拟门档”的任务实验。在实验中,狗狗在虚拟现实环境的物理跑步机上奔跑。狗狗学会沿着走廊走到位于轨道中间大约一半的门口。六秒钟后,门会打开,让狗狗继续沿着走廊前进并接受奖励。


在进行了几次训练后,研究人员对虚拟现实场景的格局进行了改变。在新的场景中,狗狗依然会根据变化的纹理走到曾经“门”的位置。而且,他仍然会在“门”的地方等待6秒钟,然后沿着走廊跑去寻找他的奖励。


海耶斯说:“这里重要的一点并不是狗狗是否知道门是打开还是关闭的,因为他根本是看不见的。他能够有效完成这项认为的唯一方式就是利用他的大脑感知时间。”


通过使用虚拟现实,多姆贝克和他的团队可以巧妙地控制潜在的印象因素,比如开门时的声音。多姆贝克说:“我们无法在真实环境中使门完全隐形。动物可以触摸、倾听、闻或以其他方式感知它。要是这样的话,他们不必判断时间,他们只要感到门开了就行。而在虚拟现实中,我们可以将他的所有感官全部移除。”


这项工作的含义已经远远超过了它本身。现在,研究人员已经发现了这些对时间编码的神经元。他们可以研究神经退化性疾病是如何影响这些细胞的。


“因此,这可能会为那些导致阿尔茨海默氏综合征的早期检测变得很简单。我们可以要求人们判断到底度过了多长时间,或者要求他们在虚拟现实环境中进行导航。这基本上就是让人来来做这个‘门档’实验。”


“不管这种实验有怎样的现实意义,但至少我们发现了狗狗大脑中存在判断时间的神经元。这本身就是一个重要的科学发现。”


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