螞蟻大腦有個“情報中心”

你是否曾經注意到這個現象？家里出現一只螞蟻，很快整群螞蟻都搬進來了；你設置了陷阱只捕獲了幾只螞蟻，但很快剩下的螞蟻就神秘地消失了。

現在，美國科學家發現了其背后的秘密：某些信號信息素，即螞蟻相互交流時發出的氣味標記，會激活螞蟻大腦的特定部分并改變整個蟻群行為。相關研究6月14日發表于《細胞》。

(資料圖片僅供參考)

“人類并不是唯一擁有復雜社會和交流系統的動物。”論文第一作者、洛克菲勒大學的Taylor Hart說，“在進化過程中，與其他昆蟲相比，螞蟻進化出了極其復雜的嗅覺系統，這使得它們能夠使用許多不同類型的信息素進行交流，這些信息素可能代表著不同的事情。”

這項研究表明，螞蟻大腦中有一個交流中心，與人腦相似。這個中心可以解讀來自其他螞蟻的報警信息素，或“危險信號”。它們大腦的這一部分可能比蜜蜂等其他昆蟲更先進。之前有研究表明，蜜蜂依靠大腦的許多不同部分來協調對單一信息素的反應。

“螞蟻大腦中似乎有一個感覺中樞，所有能引起恐慌的警報信息素都會被輸入。”通訊作者、洛克菲勒大學的Daniel Kronauer說。

研究人員使用一種叫做GCaMP的工程蛋白掃描了暴露在危險信號下的無性繁殖螞蟻的大腦活動。GCaMP的工作原理是將自身附著在鈣離子上，鈣離子會隨著大腦活動而爆發，由此產生的熒光化合物可以在高分辨率顯微鏡下被觀察到。

在進行掃描時，研究人員注意到，只有一小部分螞蟻的大腦會對危險信號做出反應，但螞蟻仍然表現出即時和復雜的反應行為。這些行為被稱為“恐慌反應”，因為它們包括逃跑、撤離巢穴、將后代從巢穴轉移到更安全的地方等行為。

來自不同規模蟻群的螞蟻也使用不同的信息素來傳遞各種信息。“我們認為，在野外，無性繁殖的螞蟻通常只有幾十到幾百只，通常情況下，這些小群體傾向于將恐慌反應作為它們的警報行為，因為它們的主要目標是逃跑和生存。”Hart說。

不管是什么蟻種，蟻群中的螞蟻都是根據等級和分工來劃分的，不同螞蟻的解剖結構也略有不同。為此，研究人員選擇了畢氏粗角猛蟻，因為它們易于控制。他們使用雌性工蟻來確保一致性，以便更容易觀察到廣泛的模式。一旦研究人員對螞蟻等級、性別和分工之間的神經差異有了更清晰了解，他們就能更好地理解不同螞蟻的大腦是如何處理同樣信號的。

“我們正在研究螞蟻勞動分工，以便弄清為什么基因相同的個體在群體中承擔不同的任務，這種分工是如何進行的。”Kronauer說。

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圖片來自：Pixabay

http://doi.org/10.1016/j.cell.2023.05.025

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