人类的行为不是对称的。我们大多数人更喜欢、更擅长用一只手而不是另一只手;用一条腿而不是另一条腿保持平衡;对于我们这些会旋转的人(比如体操运动员、舞者或跳水运动员)来说,应该是朝一个方向旋转,而不是朝另一个方向。

大脑的功能也不是对称的。这种观点的一个版本长期存在于流行心理学中,人们有时被定义为左脑型(分析型)或右脑型(创造性)。尽管这一观点的大众心理学版本可能基于有问题的数据,但关于大脑功能不对称(科学家称之为“侧化”)的基本观点已经确立。例如,人类的左脑负责处理语言,而右脑负责处理空间信息。

因为大脑的每一边控制着身体的不同一侧,所以研究不对称的行为可以为我们提供不对称的大脑功能信息。如果我们在动物身上研究这个,它可能会给我们关于大脑进化的见解。

偏手性没有手

人们最熟悉的侧化类型无疑是用手习惯。这已经通过观察猴子用哪只手抓东西,狗用哪只爪子把食物从容器里打出来等在动物身上进行了研究。但如果你研究的动物没有手(或爪子),你该怎么办?你如何研究像海豚这样的动物的侧化?

事实证明,行为不对称有各种类型,不仅肢体偏见如偏手性和footedness,还感觉不对称,我们做的更好在不同类型的任务取决于哪只眼睛我们使用(或视野),并把偏见,我们更喜欢在一个方向,而不是其他。

因为不同类型的偏见可能来自不同的潜在原因,研究许多不同动物的不同行为类型,可以为我们提供一个更全面的了解大脑侧化及其进化。

旋转上的新旋转

这就是问题的症结所在。在比较不同的动物时,我们必须考虑到这样一个事实,即身体布局和典型的运动方式可能是不同的。例如,如果动物直立行走(像人类和鸟类一样),其身体的长轴是垂直的,但如果它用四肢行走,其身体的长轴是水平的。这意味着“转身”可以包含非常不同类型的动作。对于四肢着地的动物来说,转动需要把身体的长轴压向一边或另一边。对于两条腿的动物来说,旋转包括绕着身体的长轴旋转,长轴是直的。对于像海豚这样在三维空间中移动的动物来说,两种类型的转弯都是可能的。

当我们开始研究海豚的侧化时,我们很小心地将这两种不同类型的转弯分开,但我们遇到了另一个问题,当我们的研究人员一直对什么是“向右”(或向左)的旋转存在分歧时。经过大量的讨论(有时是争论),我们意识到我们无意中发现了人类感知的一个奇怪怪癖。显然,根据动物的方向,人类会以相反的方式解释旋转的方向。

首先,站起来,“右转”。然后脸朝下躺在地板上,向右滚动。如果你像大多数人一样,在直立的情况下,你的右肩向你的背部移动,而在水平的情况下,你的右肩向你的胸部或前方移动。也就是说,你做了完全相反的旋转。(如果你想知道,不,你不能通过将自旋描述为顺时针/逆时针而不是右/左来回避这个问题。在上面的例子中,如果你用“顺时针”代替“右”,你会得到相同的结果。)

在此之前,几乎所有关于旋转或旋转运动的侧边化的科学研究都是研究单一方向上的单一物种,比如人类的旋转(直立)或鲸鱼的突破(水平)-所以这个问题从未被提出过。然而,这意味着已经发表的研究实际上对不同的动物使用了相反的编码系统,这取决于它们的方向。在对人类和会走路的鸟类的研究中,动物的右侧向前方旋转通常被编码为左/逆时针,而在对海豚和鲸鱼的研究中则被编码为右/顺时针。当然,如果我们想在不同的物种间观察转向的横向化,我们都需要在转向的方向上达成一致,这意味着我们需要一个新的编码系统。

我们提出的系统实际上是受到电磁学的“右手法则”的启发,这是我们很多人在高中或大学物理中学到的。根据这条法则,如果你把右手拇指指向电流通过导线的方向,你手指的曲线就会告诉你磁场在导线周围流动的方向。我们采用这个原理图模型的大致轮廓来创建右指自旋(RiFS)和左指自旋(LeFS)编码系统。在这个系统中,当编码员伸出的拇指沿着动物的长轴指向头部时,相关手的卷曲手指描述了旋转的方向。这让我们能够快速且明确地编码旋转/转向行为,而不管动物的方向或移动方向。

新视角的好处

一些之前的科学论文声称,海豚表现出强烈的右行为不对称,类似于人类的右撇子,因此有一个专门负责行动的左半球。但是因为“正确”在早期的编码系统中并不总是意味着相同的事情,所以不清楚这种说法是否正确。为了验证这一点,我们研究了一组26只海豚的不同类型的行为不对称,比如“它们在泻湖周围游向哪个方向?”“他们用身体的哪一边去碰东西?”以及“如果它们俯冲到一边,会朝哪个方向旋转?”通过区分不同类型的运动和使用明确的RiFS/LeFS编码系统,我们发现——与之前的说法相反——毕竟海豚并没有一般的向右不对称

人们经常认为,当我们学到之前的新东西时,会发生科学进步。当我们意识到我们一直看待事物的方式时,就会发生另一种科学进步。在这些情况下,弄清楚不同的观点,可能会导致更清楚地看到事情。作为科幻作家Isaac Asimov曾经指出的是,“听到科学中最令人兴奋的短语,那个是新发现的那个,不是”Eureka!“但是'那很有趣...'''