@ 2020.01.29 , 10:00

自然奇迹:「没脑子」却能正常生存的老鼠

一天,克雷格·弗里斯(Craig Ferris)的同事为某只年迈的老鼠做脑CT,发现小“老家伙” 基本上没长脑子——字面的意思——且很可能出生就如此——却能像其他动物一样,可以看、听、闻和感觉。

老鼠叫R222,理论上存在一个大脑,但是脑室中满是积液,因此被极度挤压并塌陷,且通常在大脑中执行的许多功能已重新迁移到未被积液侵占的部位。

这为东北大学的心理学教授弗里斯提供了研究素材:即使如此逼仄,大脑仍能保持强大的功能。甚至能为机器学习领域带来启示:我们可以把系统做到多小?

事实证明,非常之小,至少在R222的情况下是如此,但是对空间的有效利用取决于大脑的重构能力。费里斯说,这种被称为神经可塑性的能力是一种被广泛记录的现象,但是这种极端情况却非常罕见。为R222的处理视觉输入信号的功能组织“分布在剩余的大脑上,且兼职嗅觉和触感功能。”多次扫描后,我们知道,无脑老鼠,实际上是一只大脑被压成薄煎饼一样的有脑老鼠,然后未影响到生存。

弗里斯所在的实验室,即转化神经影像学中心,最初从Alexion Pharmaceuticals收到了一组测试动物,用以衰老研究,R222是其中之一。团队和其他类似项目一样,先对测试动物进行了初步扫描。这样做时,费里斯(Ferris)的同事在计算机上做了标记。弗里斯说:“当我转向显示器时,看到一只基本上没脑子的老鼠。”

用他的话说,R222是“大自然的奇迹”,因为如此严重的脑畸形老鼠不太可能生存2年之久(相当于人类活70多年)。鉴于此,“我们拥有了独特的机会来尝试破解其中的奥秘”。

但是,首先,该团队必须评估R222的脑功能。为了比较记忆力,研究人员将各只老鼠依次放进玻璃迷宫中,观察它们对空间及其内部结构的学习能力。然后,再测量老鼠经过独木桥时的平衡能力。

除了其中一项任务外,R222的执行水平与其他大鼠相近。

例外是探索某新颖的环境——其他老鼠四处走动并对环境表现出兴趣,R222却有些呆滞。弗里斯说,就其本身而言,R222的反应到未令人失望。这在焦虑的动物中很常见。因此,除了可能加剧焦虑外,它的大脑还可以正常运行,而且重要的是,看起来十分正常。

但是,像海马体一样重要的脑域(处理记忆),也发生了扭曲,以至于弗里斯团队甚至找不到它们。直到他们追踪化学示踪物质后,才能确认,海马体被挤压、移位到大脑后部。

“脑干下部的所有东西都塌陷了。这只动物与所有生命一样,默默接受了演化的力量在生命伊始所赋予它的一切,然后奋力求生。”

对老鼠来说,这就足够了。如弗里斯所说,“它们一生的大部分时间都是通过鼻子来探查环境。”但是,人类也能以这种状态生存吗?

本文译自 technologynetworks,由译者 majer 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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