心理学教授克雷格·费里斯、普拉文·库尔卡尼和他们的团队在监督下发现了一只老鼠,尽管它基本上没有大脑,但它可以像同类一样看到、听到、闻到和感觉。Ruby Wallau/东北大学摄影raybet雷竞技雷竞技app最新版

一只老鼠基本上没有大脑。但它仍然可以看到、听到、闻到和感觉。

一天,一位科学家在克雷格·费里斯他的实验室在扫描年纪很大的老鼠的大脑时,发现其中一只老鼠的视觉、听觉、嗅觉和感觉都和其他老鼠一样,但它走路时基本上没有大脑——而且可能从出生起就没有。

这只老鼠名叫R222,做了动动脑子。但它的大脑,受到一种叫做脑积水大脑皮层在充满液体时发生了压缩和塌陷,许多通常在大脑中执行的功能已经重新定位到这些区域没有被液体控制了

这为东北大学的心理学教授费里斯提供了工具调查即使在空间紧张的情况下,大脑仍然非常强大。他说,这甚至可能会影响机器学习一直存在的目标:你可以做到多小,同时还能完成工作?

心理学教授克雷格·费里斯(Craig Ferris)是转化神经成像中心的主任,该中心致力于了解影响中枢神经系统的疾病和问题。Ruby Wallau/东北大学摄影raybet雷竞技雷竞技app最新版

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事实证明,至少在R222的情况下,这是非常小的,但这种空间的有效利用依赖于大脑的重组能力。这种能力,被称为神经可塑性,是一种被广泛记录的现象但这样极端的例子很少见,费里斯说。

他说,在R222的例子中,视觉输入的处理“分布在剩余大脑的大部分区域,嗅觉和触觉也是如此。”起初扫描显示的是一只没有大脑的老鼠,实际上是一只大脑被推到一边,像煎饼一样被压扁了的老鼠——而且还在继续工作。

费里斯的实验室翻译神经成像中心最初,该公司从Alexion制药公司(Alexion Pharmaceuticals)收到了R222,这是一组用于衰老研究的实验动物的一部分。与其他类似项目一样,费里斯的团队也开始了这项研究:对动物进行初步扫描。在这样做的时候,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”,因为如此严重的残疾不太可能活两年(就像人类活了70多年)。鉴于此,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,”R222基本上像任何其他老鼠一样表现,这一壮举更加令人印象深刻:成功适应这种极端异常,表明这种动物从出生起就有这种异常。

然而,首先,研究小组必须测量R222与队列中其他老鼠的相似程度。为了评估记忆力,研究人员把每只动物放在一个有机玻璃盒子里,观察它们对新空间和里面的物体有什么反应。然后,他们观察老鼠在迷宫中进一步展示记忆和空间学习技能,并测量动物在平衡木上行走时的身体行为。

在这些任务中,除了一项外,R222的表现和其他大鼠一样。

在转化神经成像中心,研究人员研究大脑在疾病中的作用。这包括老化,这个领域在团队收到R222后变得更加重要。Ruby Wallau/东北大学摄影raybet雷竞技雷竞技app最新版

在转化神经成像中心,研究人员研究大脑在疾病中的作用。这包括老化,这个领域在团队收到R222后变得更加重要。Ruby Wallau/东北大学摄影raybet雷竞技雷竞技app最新版

唯一的例外是探索一个新的环境——其他老鼠到处移动,对周围的环境表现出兴趣,而R222呆在原地不动。不过,费里斯说,后一种行为本身并不意味着什么使人衰弱;这种探索的失败在焦虑的动物中很常见。因此,除了可能经历了高度焦虑之外,R222功能正常——而且重要的是,看上去很正常。

然而,像处理记忆的海马体这样看似至关重要的大脑区域,却被扭曲得如此严重,以至于费里斯和他的团队甚至无法一眼认出它们。只有在追踪大脑中的化学物质后,他们才能够证实,海马体确实是那个被压扁的、移位的物体,被推向大脑的后部。

“脑干下部的一切都崩溃了,”费里斯说。“这种动物只是默认了进化一开始给它的东西,还有所有其他动物,都是为了帮助它生存。”

对老鼠来说,这就足够了;正如费里斯所说,“他们一生中大部分时间都在用鼻子工作。”但是,人类是否也能以更少的脑力生存呢?

这是可能的,费里斯说。事实上,在Ferris和他的合作者在研究中提到的一个案例中,一位神经学家发现智商126和大脑大多是流动的并不相互排斥。

“有一件事总是让我很兴奋,那就是我们对大脑的高度组织性和复杂性的狂妄自大,”费里斯说。“我们真的把太多的注意力放在了大脑皮层上,在这些病例中,你几乎可以消除大脑皮层——很大一部分——但这并没有带来多大的不同。”

本文最初发表于(电子邮件保护)2020年1月22日

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