前沿

熊一蓉　朱崇愷

枝頭的孟加拉雀

孟加拉雀可以控制自己的歌聲？

高級智能意味著可以連續地對自己的精細行為進行操控。例如語言，就是一個很好的例子——需要連續對咽部、口部肌肉進行控制。有研究者認為，這種對發聲過程的精細控制依賴于大腦的前額皮層腦區對腦干和中腦發聲網絡的直接支配，在靈長類動物進化過程中變得更加精確。在非人類靈長類動物中，鳴禽是一個特別的存在，它們在系統發育上與人類相距甚遠，但其發聲行為背后的神經機制卻和人類的語言系統有千絲萬縷的聯系。

鳴禽可以控制自己的鳴聲嗎？在自然環境中顯然可以。鳥兒的歌聲會隨環境變化，在為了領土而戰和向雌鳥求愛時的歌聲是完全不同的。這表明鳴禽可以迅速改變其歌曲，如音節排序和歌曲類型。但這種控制行為是自發的還是完全受到環境調控的呢？

為了探索這個問題，研究者使用隨機的光線環境作為刺激條件，讓孟加拉雀學習在不同的燈光下唱不同的歌曲：當呈現黃色燈光時，孟加拉雀需要唱“ab-c”的曲調;而當呈現綠色燈光時，它們需要唱“ab-d”的曲調。經過訓練，它們的曲調完全被燈光調控了！這項研究結果表明，鳴禽可以根據環境進行語音學習，靈活地對鳴聲中的聲音元素進行適應性調整。

靈感來自仙人掌刺的吸汗貼片

仙人掌生長在干旱的環境中，為了生存，它們會將自己刺尖上形成的水滴移動到基部。在這個過程中，細小的水滴由于作用在其曲面內外的壓力差而移動，這種現象被稱為拉普拉斯壓力。這一現象引起了科學家的注意，汗液傳感器在實際使用過程中會受到汗液分泌率不規則且低的阻礙，那么是否可以學習仙人掌刺來有效地收集汗液呢？

韓國浦項科技大學化學工程系的曹基元教授研究小組開發了一種貼片，通過模仿仙人掌刺背后的原理來快速收集汗液。貼片使用具有超疏水/超親水表面的楔形通道濕潤模型，來模擬仙人掌脊柱的結構。實驗證實，楔形通道顯示出很高的汗水收集效率，幾乎所有的汗滴輸送到傳感區域，能夠比傳統的微流體通道更快地收集汗水。

仙人掌刺上自然形成的小水滴

蜘蛛的織網秘密

僅憑觸覺而不是視覺織網的蜘蛛一直讓人類著迷。近日，美國約翰霍普金斯大學的研究人員通過跟蹤和記錄蜘蛛在黑暗中工作時8條腿的每一個動作，發現了蜘蛛織網的秘密。

為了在夜間觀察蜘蛛，實驗室設計了配備紅外攝像機和紅外燈的場地。通過這種設置，他們每晚監視并記錄6只蜘蛛織網。研究人員需要在很長一段時間內對許多對象進行追蹤，由于每一幀需要手動注釋腿部的點位很多，所以他們采用訓練機器視覺軟件來監測蜘蛛的姿態。通過觀察，他們發現蜘蛛織網的規則是在蜘蛛大腦中編碼的，而且它們的大腦建立在與人類相同的基本構建塊上。這項工作可以為研究人員提供有關如何理解包括人腦在內的更大的大腦系統的線索。

蜘蛛網