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我們?nèi)祟愂嵌嗖哦嗨嚨暮胶＜遥ハx可能擁有更好的導航技能。對他們來說，這實際上是生死攸關(guān)的問題——這就是為什么我們決定冷凍一些螞蟻和甲蟲（別擔心，它們?nèi)匀恍掖嫦聛恚?，以了解更多關(guān)于它們?nèi)绾卧诮加魏笥涀』丶业穆返脑颉?/p>

他們的技能令人印象深刻。生活在撒哈拉鹽田的螞蟻可以旅行超過一公里，隨時知道它們相對于巢穴的位置。該地形中沒有地標或其他特征可以幫助螞蟻識別它們的位置。

相反，類似于偉大的探險家，如克里斯托弗·哥倫布和費迪南德·麥哲倫，螞蟻使用太陽在天空中的位置作為指南針，并利用它們自己的運動來估計距離。如果你知道你離開家的方向和距離，你可以畫一條線指向它。這使得螞蟻在找到食物后可以安全地回家。

為了對這些非凡的昆蟲所做的事情有所了解，請考慮一下 1 公里大約是螞蟻體長的 100,000 倍。這相當于一個人從紐約步行到華盛頓特區(qū)，然后返回，在不使用地標的情況下始終知道正確的方向以及他們必須走多遠。

我們想更多地了解他們是如何做到的。

昆蟲大腦內(nèi)部

由于顯微鏡和遺傳學的最新發(fā)展，科學家們已經(jīng)能夠使不同的腦細胞發(fā)出不同顏色的光。

這一巨大成就使研究人員能夠區(qū)分單個神經(jīng)元，并解開它們在構(gòu)成大腦的神經(jīng)意大利面條中如何相互連接。

該技術(shù)已被用于觀察昆蟲的大腦如何跟蹤其方向 - 并識別在昆蟲移動時編碼昆蟲速度的腦細胞。

有了這些信息，它的大腦就可以通過在旅途中不斷地將當前速度添加到它的記憶中來計算它已經(jīng)走了多遠。

當昆蟲離開巢穴時，昆蟲行進的方向和距離都由其大腦中的神經(jīng)元編碼。但這如何存儲在他們的記憶中，以便他們找到回去的路呢？

調(diào)查記憶

老實說，這是一個相當令人費解的難題。快速移動的導航昆蟲需要在飛行中不斷更新它們對方向和距離的記憶，但可以記住幾天。

記憶的這兩個方面——快速更新和持久——通常被認為是不相容的，但昆蟲似乎設(shè)法將它們結(jié)合起來。

我們著手研究昆蟲是如何在很長一段時間內(nèi)不斷更新記憶的方式進行研究的——我們認為冷凍昆蟲是找到答案的最佳方法。

我知道聽起來很奇怪，但讓我解釋一下原因。

麻醉師知道，當某人處于麻醉狀態(tài)時，他們會忘記麻醉前發(fā)生的某些事情，但會記住其他事情，這取決于這些記憶的存儲方式。

最接近昆蟲麻醉的方法是讓它們降溫。當它們的溫度降低到融冰溫度（0 oC）時，大腦中的電活動停止，昆蟲陷入昏迷。

如果它們的方向和距離記憶是作為短期電活動維持的，那么當它們被凍結(jié)時，它們就會消失——但如果它們存儲在神經(jīng)元之間的突觸中（作為長期記憶），它們就會被保留下來。

因此，我們在離開巢穴時捕獲了螞蟻和甲蟲，并將它們冷卻至融冰溫度 (0 oC) 30 分鐘。然后我們將它們恢復到環(huán)境溫度，一旦它們恢復，我們將它們釋放到一個陌生的地方，看看它們會做什么。

通常情況下，當這些昆蟲在其家庭環(huán)境中一個不熟悉的地方被釋放時，它們會直接跑向它們的巢穴，如果它們沒有被轉(zhuǎn)移的話。

也就是說，它們會平行于它們的正常路徑運行，一旦它們行進了預期的距離，它們就會開始尋找它們的巢穴入口。

但我們發(fā)現(xiàn)，被凍住的蟲子往預期的方向移動，卻忘記了它們應該行進的距離——這意味著它們開始尋找巢穴的入口為時過早。

最初令人費解的是，在保留方向記憶的同時，距離記憶惡化了——這個結(jié)果并沒有像我們預期的那樣明確區(qū)分短期（遺忘）和長期（保留）記憶。

但我們認為對這一現(xiàn)象最好的解釋不是兩個獨立的記憶，而是一個共同的記憶，它同時編碼了方向和距離的組合——并且在凍結(jié)時會部分衰減。

以下是我們認為它的工作原理。

想象一下，你不是記住距離和方向（或角度），而是記住你在 xy 坐標中的位置，也就是我們在學校學過的笛卡爾坐標系。

然后，如果你失去了一些記憶，你的 x 和 y 值都會減少，假設(shè)你在兩個軸上失去相似比例的記憶，你最終會得到更短的距離，但仍然是相同的角度或方向。

似乎在 René Descartes 正式提出這個概念之前很久，昆蟲就已經(jīng)使用笛卡爾坐標系回家了。多么酷啊？

無論是人還是昆蟲，我們都需要回家。了解昆蟲大腦如何記憶將有助于我們了解人類如何做到這一點。