鳥類定向與導航行為生理學研究

《鳥類定向與導航行為生理學研究》是依託河海大學，由史遠擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：鳥類定向與導航行為生理學研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：史遠
• 依託單位：河海大學

項目摘要

鳥類的定向與導航機制是近十年國際研究的熱點之一，屬於行為生態學、神經信息工程與仿生學等的前沿交叉研究內容。申請人在前期研究基礎上，引入了生物微機電系統（BioMEMS）技術，重點在完全開放的自然環境中研究鳥類的定向與導航行為模式，解析其生理基礎，並探索太陽羅盤、視覺導航、磁導航三者之間的關聯關係。主要內容包括：1、通過微GPS的套用明確鳥類於開放自然環境中的行為模式；2、運用組織解剖、電生理與免疫組化研究導航信號傳導通路及其投射腦區；3、製備基於BioMEMS的高密度陣列電極、配套神經記錄系統以及相關實驗工具；4、自然環境中不同導航模式下鳥類空間認知神經機制。本項目旨在揭示鳥類定向與導機制及其生理基礎，為保護動物和生態系統而進行人工誘導提供科學依據，為發展未知環境中的定位到導航新技術提供生物學啟示,對促進學科交叉融合進而衍生新的研究方向具有重要價值。

結題摘要

鳥類的遷徙與導航是行為生態學的重要研究內容之一。探索其內在機制對於保護動物和維護生態環境系統具有重要意義。近十年來，隨著科學技術的不斷發展，生物物理學、神經生理學、動物行為學、乃至信息科學等學科交叉領域的研究人員也紛紛湧入這一課題中，使鳥類定向與導航機制已成為國際前沿研究熱點。本課題組也從多個角度對這一熱點問題進行了較為深入的探索。首先引入了生物微機電系統（BioMEMS）技術，研製並開發了一系列針對完全開放的自然環境中和實驗室中相對狹小環境中，探索鳥類的定向與導航行為相關的儀器和設備，進而為解析其運動狀態下的電生理變化打下了良好的設備基礎。其次通過利用自主開發的微GPS追蹤系統精確的跟蹤實驗對象的運動軌跡，並結合實驗結果改進了行為學測算方法，使得實驗所得數據的分析更加方便且合理。目前國際上關於鳥類利用何種信息定向還未有一個明確的答案，但無論鳥類利用何種信息定向，這種表征方向和方位的信息都要傳遞到中樞神經系統進行整合加工。本課題組在篩選出顯示家鴿脊髓、大腦神經元最佳的染色方法和對家鴿脊髓的一般結構特徵進行驗證性實驗的基礎上，初步探索了目前國際上得到承認最多的磁導航機制的可能神經中樞及其通路。通過給予家鴿不同強度永磁刺激，利用免疫組織化學技術，以Fos蛋白的表達為指標，觀察磁刺激對家鴿脊髓、大腦神經元活動的影響及其作用途徑，為家鴿導航生理機制的研究提供實驗依據。研究結果提示，家鴿脊髓灰質神經元可能直接接受磁力線的作用，使其活動加強；胸部背磁誘發的家鴿大腦海馬區、海馬旁區的神經元的活動加強可能與脊髓上傳的信息調製有關。