鱼的什么能控制游泳时前进的方向,鱼是通过什么来协调游泳的

就像你走路时可能会俯视人行道一样，鱼在游泳时会向下看，由西北大学领导的国际合作组织的一项新研究证实了这一点。

该研究首次将斑马鱼大脑、原生环境和空间变化的游泳行为的模拟结合到一个计算模型中。通过分析这个模型，研究人员得出结论，这种怪癖——向前游泳时向下看——是一种适应性行为，它进化为帮助鱼自我稳定，就像逆流游泳时一样。

随着水的流动，​鱼不断地试图自我稳定以保持原位 - 而不是在流动的溪流中被冲走。专注于其他鱼、植物或碎片可能会给鱼一种它在移动的错误感觉。然而，它们下方稳定的河床为鱼类提供了有关其游泳方向和速度的更可靠信息。

“这类似于坐在一动不动的火车车厢上。如果你旁边的火车开始驶离车站，它可能会让你误以为自己也在移动，”西北大学的艾玛·亚历山大说，他领导着学习。“来自另一列火车的视觉提示是如此强烈，以至于它超越了你所有其他感官都在告诉你你坐着不动的事实。这与我们在鱼中研究的现象完全相同。上面有许多误导性的运动提示它们，但最丰富、最可靠的信号来自河底。”

该研究将于 11 月 2 日发表在《当代生物学》杂志上。

Alexander 是西北大学麦考密克工程学院的计算机科学助理教授，她在那里经营着 Bio Inspired Vision Lab。

“回到源头”

为了进行这项研究，亚历山大和她的合作者专注于斑马鱼，这是一种经过充分研究的模式生物。但是，尽管许多实验室都有装满斑马鱼的水箱，但该团队希望专注于斑马鱼在印度的原生环境。

“最近发现，鱼对下方运动的反应比对上方运动的反应更强烈。我们想深入研究这个谜团并了解原因，”亚历山大解释道。“我们研究的许多斑马鱼都是在实验室水箱中长大的，但它们的原生栖息地塑造了它们大脑和行为的进化，因此我们需要回到源头来调查生物体发育的背景。”

借助摄像设备，该团队访问了印度各地的七个地点，以收集斑马鱼自然生活的浅水河流的视频数据。现场团队将 360 度摄像头装入防水潜水箱内，并将其连接到遥控机械臂上。然后，他们使用机械臂将相机插入水中并四处移动。

“它让我们可以把眼睛放在鱼眼所在的地方，所以它可以看到鱼看到的东西，”亚历山大说。“从视频数据中，我们能够模拟模拟鱼在现实环境中任意移动的假设场景。”

'等我'

回到实验室，该团队还跟踪了斑马鱼在 LED 球内的运动。因为鱼有很大的视野，它们不需要像人一样移动眼睛环顾四周。因此，研究人员在灯光下播放运动刺激并观察鱼的反应。当鱼缸底部出现图案时，鱼会随着移动的图案游动——更多的证据表明鱼是从向下看来获得视觉线索的。

“如果你播放带有移动条纹的视频，鱼会随着条纹移动，”亚历山大说。“就像他们在说'等我！' 在行为实验中，我们计算了它们的尾巴节拍。它们摇尾巴的次数越多，就越想跟上移动的条纹。”

然后，该团队从其视频中提取数据，并将其与运动信号如何编码到鱼脑中的数据相结合。他们将数据集输入到两个预先存在的算法中，用于研究光流（或世界在我们的眼睛或相机镜头上的运动）。

最终，他们发现，在野外和实验室这两种情况下，斑马鱼在向前游泳时都会向下看。研究人员得出的结论是，鱼会向下看以了解其环境的运动，然后游泳以抵消它——以避免被冲走。

“我们将所有东西结合在一起进行模拟，表明实际上这是一种自适应行为，”领导该研究的计算部分的亚历山大说。“水面不断移动，其他鱼类和植物也在移动。鱼最好忽略这些信息，专注于它们下面的信息。河床有很多纹理，所以鱼看到了它们可以追踪的强大特征。”

建造更好的机器人

这些信息不仅可以深入了解鱼类的行为，还可以为人工视觉系统和复杂的仿生机器人的设计提供信息。

“如果你正在制作一个以鱼为灵感的机器人，而你只是看着它的解剖结构，你可能会认为'眼睛朝侧面，所以我要把我的相机指向侧面，'”亚历山大说。“但事实证明，眼睛指向侧面是因为它们正在平衡多项任务。我们认为它们指向侧面是因为这是一种妥协——它们向上看是为了打猎，向下看是为了游泳。”

这项名为“斑马鱼自然栖息地中的光流支持视觉自运动估计中的空间偏差”的研究得到了美国国立卫生研究院人类前沿科学计划青年研究员赠款的支持和 Werner Reichardt 综合神经科学中心。

在茫茫无际的大海，鱼类能够安全地绕过暗礁和险滩，准确地改变自己的游泳方向，原因是（　　）A．鱼眼视

鱼的视力并不好，它的晶状体不能调节，但它的另外一种感觉器官--侧线很发达．鱼能在伸手不见五指的海里与海流搏斗，并能准确地发现障碍物，确定正确的方向，这些本领十分奇特．科学研究表明，这些行为是鱼类使用身体上的侧线完成的．从鱼体的外面可以看到，这就是在鱼体两侧的由许多小孔排列而成的线条，这些小孔称侧线管孔，小孔分布在一些鳞片上，小孔下面互相连通，形成长管，叫做侧线管．管中充满黏液，外界水流的刺激经过鳞片上的侧线管孔传达到侧线管中的感觉细胞，可以产生兴奋，兴奋经神经传递给脑，就能产生水流感觉．鱼类通过侧线可以感知水压大小、水流方向、水流速度、水中物体的位置和其他各种变化．故选：D

鱼的身体表面两侧各有一条什么可以感知水流的方向速度和测定方位

鱼类生活在水中，具有与水生生活相适应的特征：①鱼身体的颜色上深下浅为鱼的保护色．②身体呈梭型中间大两头小．③身体表面覆盖鳞片，保护身体；鳞片表面有一层粘液，游泳时减小水的阻力．④身体两侧有一行侧线，侧线和神经相连，主要是测定方向和感知水流的作用．⑤鱼的身体长有胸鳍、背鳍、腹鳍和尾鳍是鱼在水中的运动器官．⑥鱼用鳃呼吸．⑦体内有鳔，主要作用是调节身体的比重，鳔在鳍的协同下，可以使鱼停留在不同的水层里．
（1）鲫鱼的身体两侧各有一条侧线；它有感知水流方向、速度和测定方位的作用．
（2）鱼各种鳍的作用为：背鳍：保持鱼体侧立，对鱼体平衡起着关键作用． 腹鳍：平衡． 尾鳍：决定运动方向，产生前进动力． 臀鳍：协调其它各鳍，起平衡作用．胸鳍：起平衡和转换方向的作用．
（3）鳍是鱼的运动器官，包括背鳍一个，胸鳍一对，腹鳍一对，臀鳍一个，尾鳍一个．
（4）从外形上看，鲫鱼的体色上深下浅为鱼的保护色，有利于保护自己．
故答案为：（1）侧线（2）胸（3）D（4）深；浅