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目的:已有研究证实自然界中的20多种鸟类都能利用地磁场信息定向导航。本文以笼养虎皮鹦鹉(Melopsittacus undulatu)和信鸽(Columba livia)作为实验对象,通过研究磁场引起的脑内c-fos表达差异,探讨笼养虎皮鹦鹉和信鸽感知磁场信息的中枢机制,以期为进一步研究揭示鸟类利用地磁场信息定向导航的奥秘提供实验依据。
方法:实验采用笼养虎皮鹦鹉和信鸽,分为三组:地磁场组(37490±1125nT,EMF,N=8)、2倍地磁场组(79390±2382nT,2EMF,N=8)、旋转地磁场组(37490±1125nT,方向每30s旋转90°,REMF,N=8)。在每一组实验之前,先适应1小时,即把实验动物放在磁场装置线圈中央位置1小时;适应结束后,屏蔽地磁场,线圈通电,线圈中央产生相应实验条件下的均匀磁场,给予磁场刺激1小时;刺激结束后将实验动物灌流、取脑、脱水、切片,利用免疫组化的方法检测前庭核、视顶盖、背侧丘脑、皮层HA区、海马区等脑区c-fos的表达。
结果:(1)对前庭核的研究发现:与地磁场组相比,虎皮鹦鹉和信鸽的2倍地磁场组和旋转地磁场组c-fos表达都没有显著性差异;虎皮鹦鹉和信鸽的地磁场组、2倍地磁场组和旋转地磁场组c-fos表达在左右脑中都没有显著性差异。(2)对视顶盖的研究发现:与地磁场组相比,虎皮鹦鹉的2倍地磁场组和旋转地磁场组c-fos表达都没有显著性差异,信鸽的2倍地磁场组和旋转地磁场组c-fos表达都有显著性差异;虎皮鹦鹉的地磁场组c-fos表达右脑高于左脑,且有显著性差异,而2倍地磁场组和旋转地磁场组c-fos表达在左右脑中没有显著性差异;信鸽的地磁场组和旋转地磁场组的c-fos表达右脑高于左脑,且有显著性差异,而2倍地磁场组c-fos表达在左右脑之间没有显著性差异。(3)对背侧丘脑、皮层HA区、海马区的研究发现:与地磁场组相比,虎皮鹦鹉的2倍地磁场组和旋转地磁场组c-fos表达都没有显著性差异;信鸽的2倍地磁场组和旋转地磁场组c-fos表达都有显著性差异;虎皮鹦鹉的地磁场组c-fos表达左脑高于右脑,且有显著性差异,而2倍地磁场组和旋转地磁场组c-fos表达在左右脑中没有显著性差异;信鸽的地磁场组和旋转地磁场组的c-fos表达左脑高于右脑,且有显著性差异,而2倍地磁场组c-fos表达在左右脑之间没有显著性差异。
结论:(1)虎皮鹦鹉对磁场强度和方向变化不敏感,信鸽对磁场强度和方向的变化敏感。(2)信鸽的视顶盖、背侧丘脑、皮层HA区和海马等脑区参与了磁场信息的感知和分析,前庭核没有参与磁场信息的感知和分析。(3)信鸽对磁场方向的感知分析有单侧优势,左侧脑为优势中枢。
方法:实验采用笼养虎皮鹦鹉和信鸽,分为三组:地磁场组(37490±1125nT,EMF,N=8)、2倍地磁场组(79390±2382nT,2EMF,N=8)、旋转地磁场组(37490±1125nT,方向每30s旋转90°,REMF,N=8)。在每一组实验之前,先适应1小时,即把实验动物放在磁场装置线圈中央位置1小时;适应结束后,屏蔽地磁场,线圈通电,线圈中央产生相应实验条件下的均匀磁场,给予磁场刺激1小时;刺激结束后将实验动物灌流、取脑、脱水、切片,利用免疫组化的方法检测前庭核、视顶盖、背侧丘脑、皮层HA区、海马区等脑区c-fos的表达。
结果:(1)对前庭核的研究发现:与地磁场组相比,虎皮鹦鹉和信鸽的2倍地磁场组和旋转地磁场组c-fos表达都没有显著性差异;虎皮鹦鹉和信鸽的地磁场组、2倍地磁场组和旋转地磁场组c-fos表达在左右脑中都没有显著性差异。(2)对视顶盖的研究发现:与地磁场组相比,虎皮鹦鹉的2倍地磁场组和旋转地磁场组c-fos表达都没有显著性差异,信鸽的2倍地磁场组和旋转地磁场组c-fos表达都有显著性差异;虎皮鹦鹉的地磁场组c-fos表达右脑高于左脑,且有显著性差异,而2倍地磁场组和旋转地磁场组c-fos表达在左右脑中没有显著性差异;信鸽的地磁场组和旋转地磁场组的c-fos表达右脑高于左脑,且有显著性差异,而2倍地磁场组c-fos表达在左右脑之间没有显著性差异。(3)对背侧丘脑、皮层HA区、海马区的研究发现:与地磁场组相比,虎皮鹦鹉的2倍地磁场组和旋转地磁场组c-fos表达都没有显著性差异;信鸽的2倍地磁场组和旋转地磁场组c-fos表达都有显著性差异;虎皮鹦鹉的地磁场组c-fos表达左脑高于右脑,且有显著性差异,而2倍地磁场组和旋转地磁场组c-fos表达在左右脑中没有显著性差异;信鸽的地磁场组和旋转地磁场组的c-fos表达左脑高于右脑,且有显著性差异,而2倍地磁场组c-fos表达在左右脑之间没有显著性差异。
结论:(1)虎皮鹦鹉对磁场强度和方向变化不敏感,信鸽对磁场强度和方向的变化敏感。(2)信鸽的视顶盖、背侧丘脑、皮层HA区和海马等脑区参与了磁场信息的感知和分析,前庭核没有参与磁场信息的感知和分析。(3)信鸽对磁场方向的感知分析有单侧优势,左侧脑为优势中枢。