一只老鼠几乎没有大脑,却毫不影响看、听、闻和感觉

Emma Chou

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图片来源:Ruby Wallau/Northeastern University

有一天,克雷格·费里斯实验室的一位科学家在扫描年纪非常老的老鼠的大脑时,发现其中一只老鼠的视觉、听觉、嗅觉和感觉都和其它老鼠一样,但它基本没有大脑,而且很可能从出生就没有大脑。

实际上,这只名叫R222的老鼠有大脑。但是它的大脑,受到一种叫做脑积水的疾病的影响,当它充满了液体的时候,大脑就被压缩或收缩了,而且许多通常在大脑中执行的功能已经重新定位到没有被液体占据的区域。

这为美国东北大学的心理学教授费里斯(Ferris)提供了工具,让他得以研究即使在空间有限的情况下,大脑依然有多大的能力。他说,这甚至可能会影响到机器学习一直存在的目标:你能做到多小,同时还能完成工作?

事实证明,至少在R222的案例中,空间的利用是相当小的,但这种空间的有效利用取决于大脑的重组能力。费里斯说,这种能力,被称为神经可塑性,是一种广泛记录的现象,但这样一个极端的例子是罕见的。

他说,在R222的案例中,视觉输入的处理过程“分布在剩下的大部分大脑中,嗅觉和触觉也是如此。”一开始,扫描结果显示这是一只没有大脑的老鼠,但实际上这只老鼠的大脑已经被推平了了,像推煎饼一样,而且还在继续工作。

费里斯的实验室转化神经成像中心,最初接受了来自Alexion制药公司的R222作为一组实验动物的一部分,来进行衰老研究。费里斯的团队开始了这项研究,就像其他类似的项目一样:对动物进行初步扫描。与此同时,费里斯的同事在电脑上标记了一些东西。“当我看着屏幕时。”费里斯说,“我看到的基本上是一只没有大脑的老鼠。”

用费里斯的话来说,R222是“大自然的奇迹之一”,因为不太可能有这么严重的残疾能活两年(就像人类活了70多年)。考虑到这一点,他说,“我们有这个独特的机会来尝试了解这种动物是如何生存下来的,”一个更令人印象深刻的壮举是,R222基本上和其它任何一只老鼠一样:成功地适应了这种极端异常,表明这种动物从出生起就有这种基因。

然而,首先,研究小组必须测量R222与同期群中其它老鼠的相似程度。为了评估记忆,研究人员把每只动物放在一个有机玻璃盒子里,观察它们对一个新空间和里面物体的反应。然后,他们观察了在迷宫中行走的老鼠,进一步展示了它们的记忆和空间学习技能,并测量了动物在平衡木上行走时的身体行为。

在这些任务中,除了一个,R222的表现和其他老鼠一样。

唯一的例外是探索一个新的环境——其它老鼠四处走动,对周围的环境表现出兴趣,而R222则原地不动。然而,费里斯说,就其本身而言,后一种行为并不意味着什么衰弱;这种探索的失败在焦虑的动物中很常见。因此,除了它经历了高度焦虑的可能性之外,R222的功能正常——重要的是,在视觉上看起来也很正常。

然而,像处理记忆的海马体这样看似至关重要的大脑区域却被严重扭曲,以至于费里斯和他的团队甚至无法一眼识别出它们。只有在追踪了大脑中的化学物质之后,他们才能够证实,海马体确实是那个被压扁的、移位的物体,它被推向了大脑的后部。

“在脑干的下部,所有的东西都塌了下来。”费里斯说,“这只动物与其它所有动物一样,一开始就完全不遵循进化赋予它的生命,以帮助其生存。”

对老鼠来说,这就足够了;正如费里斯所说,“它们一生中的大部分时间都在埋头苦干。”但是人类也可以用更少的大脑生存吗?

费里斯认为,这是可能的。事实上,在费里斯和他的合著者在其研究中提到的一个案例中,一位神经病学家发现智商为126与一个流动的大脑并不是相互排斥的。

费里斯说:“我总是对我们大脑的高度组织性和复杂性感到骄傲。”“我们真的把太多的注意力放在了皮层上,在这些情况下,你几乎可以消除皮层——它的大部分——但这并没有造成很大的区别。”

原文来源:https://medicalxpress.com/news/2020-01-rat-basically-brainbut.html

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