研究对象 研究对象

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研究装置 研究装置

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合作研究 合作研究

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    本实验室与中国科学院生物物理研究所的王毅实验室、马原野实验室,南京航空航天大学的戴振东实验室、岳林实验室,美国马里兰大学的Catherine E. Carr实验室、Steven E. Brauth实验室,加州大学洛杉矶分校的Peter, M. Narins实验室,南丹麦大学的Jakob Christensen-Dalsgaard实验室,瑞士苏黎世大学的Hans-Peter Lipp实验室,德国慕尼黑技术大学的Leo van Hemmen实验室有长期的实际性合作。

团组介绍 团组介绍

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    两栖爬行动物在进化上位于独特的地位,是脊椎动物从水生环境向陆生环境过渡的关键类群。对它们的行为及其神经机制的研究,将诠释高等动物(包括人类)的相关行为和心理的起源及进化过程。另外,两栖爬行动物具有很多独特的形态与功能、行为及机制、生理和过程,这方面的研究不但有意思而且有意义,在特殊医学和仿生学研究都有重要的价值。

    本学科组以两栖类(仙琴娃、非洲爪蟾、牛蛙等)和爬行类(大壁虎、变色树蜥、短尾蝮等)为主要研究对象,围绕动物的信号编码、接收与认知过程,开展行为学、神经生理和分子生物学的研究。本学科组的相关研究有二十多篇论文发表在国际知名刊物,成为国内在该领域的领军团组。

研究方向 研究方向

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学科组目前的研究方向
一、动物通讯与性选择
    性选择是达尔文于1859年首次提出,已成为进化生物学的核心内容之一。繁殖季节,动物通过各种方式进行通讯交流:鸣叫、歌唱、振动(树枝或地面)、跳舞、展示性征、标记领地、释放性外激素等。由于雌雄繁殖投资的差异,经常是雄性之间竞争资源和配偶,雌性选择配偶。蛙类是研究动物语音通讯的良好模型,其鸣声编码了雄性的质量、占有的资源以及社会地位等信息。雌性能够解码信息,识别并选择优秀雄性作为配偶。

1)基于语音通讯的配偶选择

(1)生物声学:动物鸣声的结构及其信息的编码。

(2)雄性竞争:雄性的状态和雌性的态度对竞争策略的影响。

(3)雌性识别和选择:语音信号接收、处理和决策的机制。

(4)听觉系统的适应:听觉偏好与信号特征的匹配。

(5)神经电生理:信号处理的脑电和事件相关电位。

 

2)蜥蜴视觉通讯及其生理基础

(1)视觉性信号:体色的季节变化和雌雄差异。

(2)信号的真实度:体色变化与其它生理过程的权衡。

(3)视觉功能的适应:眼睛敏感波长的季节性变化

二、红外传感与成像

    很多动物具备各种奇特的人类没有的能力和行为,以应对千变万化的生境。经过亿万年的演化,动物的感觉器官、中枢神经和脑的结构与功能均得到了优化,执行信息传递、处理和行为调控等任务。这些优化的结构和功能可以为人类工程技术的发展提供有益的启示,这是仿生科学和技术发展的源泉所在。自然界能够感知红外辐射的动物主要有昆虫、蛇类和哺乳动物。其中蝮亚科蛇类对红外辐射尤其敏感,并被认为是唯一具有红外成像能力的动物。

1)红外传感的分子模型

(1)红外传感蛋白筛选:借助转录组、蛋白组、脂质组筛选红外蛋白;细胞学和电生理验证其功能。

(2)红外传感蛋白结构:X射线衍射结合计算机模拟,解析3D结构。

(3)红外传感小分子:通过分子垂钓技术寻找小分子,MSn方法鉴定分子结构。

2)红外成像的神经机理

(1)红外图形识别:训练动物识别不同形状的红外模块。

(2)红外神经元反应:记录分析中枢神经对红外刺激的反应。

三、适应与进化

1)功能基因的进化

(1)FoxP2基因:与呼吸发声器官的起源。

(2)视蛋白基因:与其它传感系统的协同进化。

(3)毛细胞发育基因:与听觉平衡觉的适应性进化。

2)形态适应

(1)蛇类眼睛与颊窝的关系。

(2)听觉与平衡觉的关系。

3)分类与谱系地理

(1)锦蛇类生殖隔离的机制。

(2)蝮亚科系统学。