放弃努力也是一种“智慧”

面临方针,百战百胜,某一刻忽然抛弃尽力。这是日子的才智,还是对命运的退让?神经科学家说,咱们来看看大脑中发生了什么。

霍华德休斯医学研讨所(HHMI)Janelia研讨校区的Misha Ahrens博士、穆宇博士及其同事挑战了这个少有人进入的课题。

该研讨的两位通讯作者穆宇博士(左)和Misha Ahrens博士(图片来历:穆宇博士提供)

由于过去没有相关研讨提示大脑里哪个区域担任“抛弃”,为了完成对全脑范围的监测,他们选择了一种小鱼作为调查对象。年少斑马鱼的脑部彻底透明,神经科学家使用近年开发的光学成像技术“光片成像”,可以快速准确地监测全部脑细胞的活动。

研讨团队给一天到晚游水的鱼定制了一套虚拟现实(VR)设备,让它们在虚拟世界里游水。一开始,人为设置的视觉信号让小鱼在甩动尾巴时看到周遭世界不断撤退,体验到划水向前的成功。接着,视觉信号改变,对小鱼来说,无论如何奋力,好像都原地逗留,乃至还在向后漂流。

试验设备示意图(图片来历:Ahrens Lab/Janelia Research Campus)

小鱼试图更用力地向前游,依然没有“前进”。

尽力坚持了几秒到几十秒后,连连受挫的鱼忽然自暴自弃,不游了……

“看到这个改变咱们很惊讶。”主要作者穆宇博士介绍,因为对于斑马鱼来说,“游水是一种本能行为,特别是这种由感觉影响驱动的游水,所有人都认为这是天经地义的刻板行为。乃至死鱼都会持续游——过去有试验显示,光是水流和躯体结构都会让鱼溯流而上。死鱼姑且‘奋进’,它居然能自动抛弃了?”

使用VR操控鱼游水的“成功”和“失利”,使鱼从“坚持”到“抛弃”(图片来历:《细胞》)

借助全脑成像,研讨团队想要找出是哪些神经元让苦苦坚持的小鱼做出了抛弃的决定。但是,调查抛弃前和抛弃时的信号改变,得到的成果更令他们意外。

每次“抛弃”时,最明显的信号并不是来自神经元,却出现在一组胶质细胞中。

之所以意外是因为,直到大约20年前,科学家们还普遍认为胶质细胞的效果很简单,仅仅是为神经元提供支撑、营养、绝缘效果。用穆宇博士的话说,神经细胞才是众所周知的“精英”,感觉信息加工、举动建议,种种光鲜的工作都是神经细胞介导;相反,胶质细胞一向像脑中的“杂役”。

但是,研讨者在鱼脑延髓侧部,发现一组被称为放射状星形胶质(radial astrocyte)的胶质细胞,在鱼快要抛弃时悄悄开始振奋。当小鱼终究抛弃尽力时,这群细胞的振奋性到达巅峰,并维持在较高水平。

观看全脑成像的神经元信号改变和放射状星形胶质信号改变(视频来历:《细胞》)

为承认这些胶质细胞起的效果,研讨人员用激光把这部分细胞杀死,发现小鱼会在“白费”的游水中坚持得更久;反过来,如果直接激活它们,小鱼会更轻易地抛弃。

那为什么胶质细胞会触发“弃疗”?进一步经过全脑剖析,研讨者找到了神经元与胶质细胞搭建的一条通路。

在这条通路中,一类可以开释去甲肾上腺素的神经元会编码“失利”信号。每逢举动成果没能符合希望,这群神经元就把失利信号传送给胶质细胞。一次次失利,胶质细胞接受到的信号越来越多,一开始它们是淡定的;但记录到的失利数到达一定数量后,胶质细胞终究向身体发送“抛弃”信息。

Author: admin

发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注