2019年8月,布鲁克林学院水生研究与环境评估中心的保罗·弗兰诺(Paul Forlano)和他的团队的两名成员拿着一条牡蛎蟾蜍鱼,这是另一种会发声的鱼,也是在哈德逊河发现的海军军官候补生的近亲。

普通鳍海军军官候补生鱼通常被非正式地称为加利福尼亚歌唱鱼。最近的研究表明,它也是一个很好的倾听者。生物学副教授保罗·弗兰诺(Paul Forlano)领导的研究表明,雌性平鳍耳中的化学物质多巴胺(多巴胺在大脑和身体中既是一种激素,也是一种神经递质)会减少,从而使其能够更好地听到雄性的求偶声。研究这种鱼的发现可能会让中欧体育APP对激素如何与其他发声脊椎动物的神经机制起作用有更深入的了解。

Professor Paul Forlano's research centers on the effects of the neurotransmitter hormone dopamine on the hearing of the female plainfin midshipman fish during mating season, when the males sends out an audible call. Forlano findings may have significant applications for other vertebrates, including humans.

保罗·弗兰诺教授的研究集中在神经递质激素多巴胺对雌性平鳍海军军官候补生鱼听觉的影响上,在交配季节,当雄性发出可听到的叫声时。弗兰诺的发现可能对包括人类在内的其他脊椎动物有重要的应用。

“事实证明,像鸣禽、青蛙,当然还有人类一样,某些鱼类也通过声音交流来吸引配偶,”Forlano说。“海军军官候补生和其他蟾蜍鱼代表了脊椎动物神经系统如何在社会环境中产生和感知声音的原型。”

弗兰诺是美国在这方面的主要权威之一,他承认这是一个团队的努力。“这项研究最初由美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)资助,由布鲁克林学院(Brooklyn College)的许多有才华的本科生、几名研究生,特别是前博士生乔纳森·佩勒穆特(Jonathan Perelmuter)进行,并与华盛顿大学(University of Washington)的乔·西内罗斯(Joe Sisneros)实验室合作。”随后,Forlano获得了美国国家科学基金会50万美元的资助,以支持他的研究项目“脊椎动物祖先听觉模式下的声源定位机制”。“雌性这一回路的季节性变化有助于它们在夏季交配季节的听觉灵敏度提高,使它们能够更好地听到雄性的求偶叫声。”同样令人惊讶的是,这种倾向并不是由于多巴胺增多,而是由于繁殖季节内耳的受体减少和减少。

毫不夸张地说,这类研究是Forlano毕生的工作。他解释说:“我的科学之路真正开始于我读本科时,当时我有机会进行独立研究。”他的主题是蝾螈嗅觉系统的神经化学。“重要的是,它包括在野外收集动物以及紧张的实验室工作,这是一种科学方法,我将在未来几年继续享受,”他说。“在那个早期和关键时期,我发现我很擅长把大脑切成薄片,并把它们的化学成分可视化。”

弗兰诺是乌尔西诺学院的一名本科生;他在佛罗里达理工学院获得硕士学位,并在康奈尔大学获得博士学位。作为一名硕士研究生,他能够运用这些新获得的技能来研究黄貂鱼的大脑,这是一种长期吸引他的动物。“我对感觉生物学和行为学,以及神经解剖学和生理学有了广泛的了解,”他说,“并且迷上了科学的‘神经生态学’方法:在动物在自然环境中的自然行为的背景下研究大脑。”在康奈尔大学和安德鲁·巴斯教授一起工作时,弗兰诺把注意力转向了海军军官候补生鱼。

Active neurons (green with red center) after exposure to the midshipman mating call.

在听到海军军官候补生的求偶叫声后,活跃的神经元(中间是绿色和红色)。

在布鲁克林学院的实验室里,他专注于研究“与注意力、动机和奖励有关的神经调节剂——比如多巴胺——如何与听觉驱动的社会行为相关的神经回路相互作用。”他继续说,“有趣的是,大脑中一些产生多巴胺的神经元向内耳发送投射,但这种电路的功能还没有被很好地理解;因此,内耳中多巴胺在自然行为背景下的生物学作用,如检测社会相关刺激,仍未被探索。”

根据Forlano的说法,这些结果表明多巴胺在听力和对内耳开始的社会声音信号的行为反应中起着重要作用,其影响远远超出了水生生物。他说:“通过使用这个简单的模型,中欧体育APP发现了一种自然功能,它对理解其他发声脊椎动物(包括中欧体育APP自己)的声音交流的基本机制具有潜在的广泛意义。”