主页 > Y滴生活 >【Gene爱聊科学】蝙蝠和大鼠脑中的好友追蹤器

【Gene爱聊科学】蝙蝠和大鼠脑中的好友追蹤器

来源:Y滴生活 2020-06-12 01:27:27
【Gene爱聊科学】蝙蝠和大鼠脑中的好友追蹤器

我们在趴趴走的时候,大脑如何知道我们身在何处呢?科学家早就在动物脑中发现了定位系统 ,能够追踪自身在空间中的位置。可是要和其他伙伴互动,例如一起工作、玩耍、胡搞瞎搞,也要能监测其他动物的位置,最近科学家在蝙蝠和大鼠的脑中发现了「好友追蹤器」[1]。

这两个意想不到的发现,加深了对哺乳动物脑複杂定位系统的认识。蝙蝠和大鼠也是社会性动物,和人类一样,需要知道群体中其他成员的位置,以便彼此互动,互相学习、一起团体活动。

海马迴,是人类及脊椎动物脑中的重要部分,名字来源于这个部位的弯曲形状貌似海马。目前在有海马迴的动物身上发现的海马迴皆成对出现,分别位于左右脑半球。它是组成大脑边缘系统的一部分,位于大脑皮质下方,担当着关于短期记忆、长期记忆,以及空间定位的作用。

科学家早已在海马迴发现了几种不同类型的细胞,这些细胞的讯号结合在一起会告诉动物牠们身处何处,例如当动物处于特定位置时,「位置细胞」会产生讯号,而另一些则与速度或头部方向起反应,甚至能充当一种指南车,就像清大系统神科学研究所罗中泉在果蝇脑中发现的那样 [4]。

美国科学家 John O’Keefe 以及挪威夫妻档学者 May‐Britt Moser 和 Edvard I. Moser 就因为「发现组成大脑定位系统的细胞」,让人们知道大脑如何让我们在複杂的环境中找到正确的路,荣获 2014 年诺贝尔生理医学奖。

不过关于其他动物的位置,在脑中是如何起反应的,却所知甚少,这是首次发现与其他动物的位置而非自身位置起反应的细胞。

Ulanovsky 等人在他们的研究中,探讨蝙蝠追踪另一只蝙蝠的运动时,在蝙蝠脑中发生了什幺事 [2]。他们使用了埃及果蝠来进行实验。和人类一样,蝙蝠也是社会性动物,牠们群聚在洞穴里,需要无时无刻注意其他同伴的精确位置。

他们把一对蝙蝠关在一个房间里训练,用零食诱惑牠们从一个位置飞到另一个位置,然后回来飞过来、飞过去。另一只蝙蝠则宅在旁作为「观察者」观看那一只飞行的蝙蝠,如果牠也能在相同的飞行路线飞过来、飞过去,则也会获得零食奖励。这让观察员蝙蝠有动机密切关注对方的飞行轨迹。

他们还训练观察员蝙蝠追踪科学家在两个位置之间移动的塑胶物体,它和蝙蝠的大小差不多。接着科学家把电极植入观察者的蝙蝠海马迴中,以记录牠们的大脑讯号,看看牠们的海马迴会有啥反应。Ulanovsky 等人近年极力研发出微小的电极和记录装置,以不干扰蝙蝠的方式来记录神经讯号。

他们发现蝙蝠在飞行时,海马迴背 CA1 区域有一组神经元对自己的位置起了反应,这并不令人惊讶,因为那是种对自身位置的认知,这些就只是一般的位置细胞。

但是他们惊讶地发现另一些神经元对另一只飞蝙蝠的位置起了反应,他们称这些「社交位置细胞」。他们还发现了另一些对无生命塑胶物体作出反应的细胞,它们与社交位置细胞有不同的反应活动模式。这两群细胞之间有不少重叠,例如,一些神经元对另一只蝙蝠和塑胶物体都有反应,另一些则同时对自身位置和其他蝙蝠的位置也有反应。

藤泽茂义等人的大鼠研究也英雄所见略同,透过一只大鼠观察另一只大鼠经过一个简单的 T 型迷宫,来测试海马迴神经元的活动,他们发现海马迴背侧 CA1 区域的锥体细胞对另一只大鼠的位置起了反应 [3]。

蝙蝠和大鼠的海马迴中有如此类似的细胞,应该并非偶然,这种现像在包括人类在内的其他哺乳动物中也可能如此,应该是承袭自我们哺乳动物的共同祖先而来。这些研究也显示在其他动物进行的基础研究能够增进对我们自身的理解。

参考文献:

1) Alison Abbott. ‘Bat-nav' reveals how the brain tracks other animals. Nature.com-2018/1/12
2) Omer DB, Maimon SR, Las L, Ulanovsky N. Social place-cells in the bat hippocampus. Science. 2018 Jan 12;359:218-224.
3) Danjo T, Toyoizumi T, Fujisawa S. Spatial representations of self and other in the hippocampus. Science. 2018 Jan 12;359:213-218.
4) 果蝇脑中的神经元,如何跟机械的指南车一样可以指出固定方向?

相关热门推荐

申博太阳城_金沙赌船贵宾77777|专业健康生活网|生活小常识网站|网站地图 申博官网备用网址_九州官方备用网址 申博官网备用网址_易利go注册平台