《Brain Structure and Function》:Novel object recognition in the dorsomedial and ventral hippocampus of young domestic chicks (Gallus gallus)
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本研究揭示了幼年家鸡在面对非社交性新物体时,其背内侧与腹侧海马区通过c-Fos免疫反应选择性激活,表明鸟类海马在跨领域新奇性检测中具有保守性功能。该发现为理解鸟类海马在非空间认知中的作用提供了新证据,并支持其参与新奇性相关学习的假说。
在鸟类认知神经科学领域,海马体长期以来被视为空间导航的核心脑区,但其在非空间认知(如新奇性检测)中的作用仍不明确。以往研究多聚焦于哺乳动物海马体对新奇刺激的响应机制,而鸟类海马体因缺乏哺乳动物典型的层状结构,其功能分化争议不断。尤其值得关注的是,幼年家鸡(Gallus gallus)作为早成性鸟类模型,其海马体是否能够像哺乳动物一样处理非空间新奇信息,成为亟待验证的科学问题。
为探究这一问题,研究人员以出生5天的家鸡为对象,设计了一项新颖的非社交物体识别实验。实验组雏鸡首次接触蓝色离心管盖组成的陌生物体,而对照组则面对已熟悉24小时的相同物体。行为学分析显示,实验组雏鸡接近物体的潜伏期显著延长(约661.4秒),且与物体保持更远距离(约3.2厘米),同时在前6分钟活动量明显增加,这些行为特征均符合新恐惧反应(neophobia)的典型表现。值得注意的是,这种回避行为与性别无关,但神经激活模式却存在性别差异。
通过c-Fos免疫组化技术对海马体、隔核、杏仁核腱核(TnA)及中内侧中脑膜(IMM)的神经活动进行测绘,发现雄性雏鸡的背内侧和腹侧海马区在接触新物体后c-Fos表达显著升高,且不受半球侧化影响;而雌性雏鸡仅右腹侧海马区呈现非显著激活趋势。其他脑区如隔核、TnA和IMM均未出现组间差异。这一结果提示,鸟类腹侧海马可能承担了跨领域新奇性检测的“通用”功能,其激活程度与刺激的空间或社交属性无关。
本研究的关键技术方法包括:c-Fos免疫组化神经激活标记、行为学视频分析(EthoVision自动追踪系统)、脑区立体定位取样(参照Kuenzel和Masson鸡脑图谱),以及针对海马背腹侧分区的细胞密度计数。实验动物为28只5日龄家鸡(雌雄各半),脑组织切片厚度40微米,细胞计数采用ImageJ软件标准化处理。
行为结果
雏鸡对新物体的行为响应表现为典型的警惕性回避:实验组接近延迟时间更长,活动距离增加,且该现象在物体引入后前6分钟最为明显。这种时间动态特征说明新奇性触发的是短暂的行为抑制而非持续恐惧。
脑区激活结果
雄性雏鸡的背内侧海马(HpDM)与腹侧海马(HpV)c-Fos密度显著高于对照组(p=0.027;p=0.001),而海马背外侧(HpDL)及其他边缘系统脑区无显著变化。雌性组虽未达到统计显著性,但右腹侧海马呈现相似趋势,暗示潜在性别特异性神经机制。
行为-神经关联
相关性分析发现,接近潜伏期与海马背外侧区(HpDL)及隔核部分亚区激活呈正相关趋势,表明行为犹豫程度可能与情境评估神经网络活动相关,但经多重比较校正后未达显著性。
讨论部分指出,该研究首次证实鸟类腹侧海马在非社交新奇处理中的核心作用,且其功能独立于空间导航系统。与哺乳动物海马“位置细胞”编码空间信息不同,鸟类海马可能通过“新奇检测细胞”实现跨模态信息整合。此外,背内侧与腹侧海马的协同激活支持了鸟类海马功能分化的假说:腹侧区负责新奇性识别,而背侧区更偏向空间处理。值得注意的是,杏仁核腱核(TnA)未出现预期激活,可能因新物体未被感知为威胁性刺激,或因对照组熟悉物体再引入引发基线激活。
该研究的理论意义在于将鸟类海马的功能从空间认知拓展至域通用新奇处理框架,为比较神经演化研究提供了关键证据。未来工作需进一步解析海马各亚区在情感评估与学习记忆中的分工,并探索性别差异的神经内分泌基础。论文发表于《Brain Structure and Function》,为鸟类认知神经科学领域建立了非空间新奇性研究的新范式。