与人类一样,其他动物也经常进行交流。交流中使用的信号多种多样且复杂。这些信号演变的驱动力是进化生物学中的一个核心问题,对此已经提出了许多假设 [1,2]。20世纪90年代,出现了一组相关的观点,从接收者的角度提供了解释 [3–5]。其核心观点是,接收者在感觉和/或中枢处理系统中的神经学偏见是塑造信号演变的关键选择压力。一个典型的例子是非洲慈鲷鱼。随着水深的增加,环境光谱变得更红,因此慈鲷鱼的颜色敏感性也发生了红移,这反过来又促使雄性的体色向红色转变 [6]。在其他情况下,例如某些剑尾鱼,接收者的偏见并不在于感觉系统,而在于中枢处理系统 [3]。尽管这一观点最初是在性选择的背景下提出的,但其原理适用于各种交流情境。在该假设提出后的三十年里,越来越多的证据支持这一观点 [7
许多动物信号在时间上是重复的:鸟类的歌声、青蛙的叫声、昆虫的鸣叫、萤火虫的闪光以及招潮蟹的大螯的摆动都包含以相对规律的节奏重复的元素 (图1a)。PLOS Biology 上的两篇最新研究报道 [8] 和 [9] 集中讨论了这些信号的节奏。受到蟋蟀鸣叫和萤火虫闪光的启发,并在查阅了相关文献和数据库后,Amichay 及其同事发现,在不同模式和分类群中,交流信号的节奏集中在0.5到4赫兹之间 [图1b] [8]。Piette 及其同事通过分析现有记录,也得出了类似的结论,即声学信号中低频节奏(4赫兹以下)较为集中 [图1b] [9]。这些趋同的研究结果提出了一个有趣的问题:是什么驱动了这种保守模式的演变?Amichay 及其同事 [89图1)。
(a) 快节奏和慢节奏的示意图,分别表示动物信号中各个元素的重复频率和解析这些元素的幅度包络。(b) 不同分类群和信号模式的信号节奏密度图。各曲线代表不同的分类群。数据来自 Amichay 等人 [8] 和 Piette 等人 [9(c) Piette 等人 [9(d) Amichay 等人 [8(e) Amichay 等人 [8
在当前期刊上发表的一项比较系统发育研究中,Piette 及其同事 [9图1c10–12]。
在早些时候发表的另一篇研究报告中,Amichay 及其同事提出了类似的假设,即慢信号节奏的热点可能是接收者大脑中小电路行为的适应结果 [88图1d图1e
综合来看,这两项研究得出了相似的结论,支持了一个有趣的假设:接收者大脑中的偏见可能在一定程度上驱动了具有慢重复节奏的信号的演变 [8,9图1
这两项研究是一个很好的例子,展示了将进化思维融入神经生物学研究的价值。长期以来,行为生态学中就认识到具有慢节奏的信号,而神经生物学中一个多世纪前就发现了delta振荡。然而,直到最近随着跨学科整合的增加,这两种现象之间的潜在联系才开始显现。这两项研究共同为构建一个综合框架铺平了道路,并强调了跨学科合作的重要性,这是最终解释多种动物信号的关键方法。


