蚂蚁能冷冻多长时间（冷冻蚂蚁可以告诉我们它们的记忆是如何工作的）

我们人类是多才多艺的航海家，但昆虫可能拥有更好的导航技能。对他们来说，这实际上是生死攸关的问题——这就是为什么我们决定冷冻一些蚂蚁和甲虫（别担心，它们仍然幸存下来），以了解更多关于它们如何在郊游后记住回家的路的原因。

他们的技能令人印象深刻。生活在撒哈拉盐田的蚂蚁可以旅行超过一公里，随时知道它们相对于巢穴的位置。该地形中没有地标或其他特征可以帮助蚂蚁识别它们的位置。

相反，类似于伟大的探险家，如克里斯托弗·哥伦布和费迪南德·麦哲伦，蚂蚁使用太阳在天空中的位置作为指南针，并利用它们自己的运动来估计距离。如果你知道你离开家的方向和距离，你可以画一条线指向它。这使得蚂蚁在找到食物后可以安全地回家。

为了对这些非凡的昆虫所做的事情有所了解，请考虑一下 1 公里大约是蚂蚁体长的 100,000 倍。这相当于一个人从纽约步行到华盛顿特区，然后返回，在不使用地标的情况下始终知道正确的方向以及他们必须走多远。

我们想更多地了解他们是如何做到的。

昆虫大脑内部

由于显微镜和遗传学的最新发展，科学家们已经能够使不同的脑细胞发出不同颜色的光。

这一巨大成就使研究人员能够区分单个神经元，并解开它们在构成大脑的神经意大利面条中如何相互连接。

该技术已被用于观察昆虫的大脑如何跟踪其方向 - 并识别在昆虫移动时编码昆虫速度的脑细胞。

有了这些信息，它的大脑就可以通过在旅途中不断地将当前速度添加到它的记忆中来计算它已经走了多远。

当昆虫离开巢穴时，昆虫行进的方向和距离都由其大脑中的神经元编码。但这如何存储在他们的记忆中，以便他们找到回去的路呢？

调查记忆

老实说，这是一个相当令人费解的难题。快速移动的导航昆虫需要在飞行中不断更新它们对方向和距离的记忆，但可以记住几天。

记忆的这两个方面——快速更新和持久——通常被认为是不相容的，但昆虫似乎设法将它们结合起来。

我们着手研究昆虫是如何在很长一段时间内不断更新记忆的方式进行研究的——我们认为冷冻昆虫是找到答案的最佳方法。

我知道听起来很奇怪，但让我解释一下原因。

麻醉师知道，当某人处于麻醉状态时，他们会忘记麻醉前发生的某些事情，但会记住其他事情，这取决于这些记忆的存储方式。

最接近昆虫麻醉的方法是让它们降温。当它们的温度降低到融冰温度（0 ºC）时，大脑中的电活动停止，昆虫陷入昏迷。

如果它们的方向和距离记忆是作为短期电活动维持的，那么当它们被冻结时，它们就会消失——但如果它们存储在神经元之间的突触中（作为长期记忆），它们就会被保留下来。

因此，我们在离开巢穴时捕获了蚂蚁和甲虫，并将它们冷却至融冰温度 (0 ºC) 30 分钟。然后我们将它们恢复到环境温度，一旦它们恢复，我们将它们释放到一个陌生的地方，看看它们会做什么。

通常情况下，当这些昆虫在其家庭环境中一个不熟悉的地方被释放时，它们会直接跑向它们的巢穴，如果它们没有被转移的话。

也就是说，它们会平行于它们的正常路径运行，一旦它们行进了预期的距离，它们就会开始寻找它们的巢穴入口。

但我们发现，被冻住的虫子往预期的方向移动，却忘记了它们应该行进的距离——这意味着它们开始寻找巢穴的入口为时过早。

最初令人费解的是，在保留方向记忆的同时，距离记忆恶化了——这个结果并没有像我们预期的那样明确区分短期（遗忘）和长期（保留）记忆。

但我们认为对这一现象最好的解释不是两个独立的记忆，而是一个共同的记忆，它同时编码了方向和距离的组合——并且在冻结时会部分衰减。

以下是我们认为它的工作原理。

想象一下，你不是记住距离和方向（或角度），而是记住你在 xy 坐标中的位置，也就是我们在学校学过的笛卡尔坐标系。

然后，如果你失去了一些记忆，你的 x 和 y 值都会减少，假设你在两个轴上失去相似比例的记忆，你最终会得到更短的距离，但仍然是相同的角度或方向。

似乎在 René Descartes 正式提出这个概念之前很久，昆虫就已经使用笛卡尔坐标系回家了。多么酷啊？

无论是人还是昆虫，我们都需要回家。了解昆虫大脑如何记忆将有助于我们了解人类如何做到这一点。

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