不同動物的高階腦功能
曾經，高階智力被認為是靈長類動物獨有的，這是通過一些復雜的認知功能，如使用先進的工具和自我識別來確定的。然而，這些智力特征已經在除了哺乳動物之外的許多其他種類動物身上被發(fā)現。值得注意的是，鴉科動物和鸚鵡表現出了高度先進的行為，包括使用創(chuàng)造性的工具，這些需要結合復雜的推理、計劃和精細協作技能。
高級腦功能的發(fā)展伴隨著相對腦質量的增強，稱為腦化。在靈長類動物中，與其他哺乳動物相比，相當于大腦皮層的大小增加了。人們很自然地認為，鳥類的智力也會以同樣的方式增長，但相反，研究發(fā)現它們的蒼白球（大腦中也包括皮質的區(qū)域）的神經元密度有所增加。這似乎表明，在不同的動物類別中，高級認知功能可以以明顯不同的方式發(fā)展。
P. Estienne等取樣的硬骨魚類物種的系統發(fā)育樹
圖在CC BY 4.0下復制
瀨魚智力
瀨魚是硬骨魚類下綱的一種海洋魚類，是放線菌鰭魚類的一個亞科。盡管硬骨魚類和一般魚類的腦化程度相對較低，但人們發(fā)現瀨魚表現出使用工具的能力。因為它們沒有四肢，所以它們會用嘴抓住貝類，并在巖石或珊瑚等堅硬的平面上反復撞擊，使其破碎。
為了確定這種高階行為是如何與大腦化相對應的，巴黎薩克萊神經科學研究所的研究人員比較了各種瀨魚和硬骨魚的身體質量、大腦質量和大腦結構。
左)在這項研究中檢查的大腦五個主要區(qū)域，
突出顯示在慈鯛的大腦上，慈鯛是瀨魚的親戚。
（右）與瀨魚大腦相同的區(qū)域。
CC BY 4.0下的圖改編自P. Estienne等
大腦可視化與Amira軟件
為了將這些復雜的大腦結構可視化，我們對硬骨魚大腦的微米厚切片進行了成像，并利用Thermo Scientific™Amira™軟件將其堆疊重組成3D圖像。使用手動分割，可以識別大腦的各個區(qū)域，包括腦葉和連接纖維。研究人員發(fā)現，與其他硬骨魚相比，瀨魚有更大的端腦和一般的前腦/中腦區(qū)域。值得注意的是，還包括一個更大的下葉，這種結構在哺乳動物和鳥類中沒有發(fā)現類似的。這個腦葉還顯示出與腦白質的獨特和實質性的連接，而腦白質已經與其他動物的高階思維有關。總之，這展示了動物發(fā)展高階思維的另一種獨特方式，拓展了我們理解大腦功能和進化的方式。
比較隆頭魚和斑馬魚的大腦皮層和下葉（IL）的相互連接。瀨魚的IL明顯大于斑馬魚，表明腦化程度較高。CC BY 4.0下的圖改編自P. Estienne等
通過成像來理解大腦進化
這項研究為不同種類動物的智力發(fā)展提供了獨特的、新穎的見解，以及智能行為如何在大腦中沿著不同的途徑進化。這些觀察是通過高分辨率成像和3D可視化實現的，這為研究人員提供了整個大腦及其復雜結構的近距離視圖。
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