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大脑内置罗盘使盲眼老鼠通过迷宫测试

2016-03-11

大自然探索 2016年2期
关键词:罗盘迷宫分支

一些动物例如鸽子,生来带有内置的罗盘系统。而其他动物,目前看来,也可以通过人工“改装”添加罗盘。日本研究人员已研制出数字罗盘,类似于智能手机中的那种,并将其接入盲眼老鼠的大脑。这些老盲眼鼠学会了利用罗盘在迷宫中寻找食物,表现得几乎和可以看见周围情况的正常老鼠们一样好。

视觉对于了解周围环境,进而形成一种感官识别能力至关重要。没有视觉的盲人,当他们试图融入一个新的空间环境时会感到非常吃力。研究人员想知道,感知地磁信号是否可以填补缺失的视力功能。他们将11只老鼠进行了眼皮缝合,并应用微电极将微型数字罗盘接入它们大脑的视觉皮层。当老鼠的头指向南或北时,电极会向老鼠的神经元发送电脉冲。接着,他们把这些盲眼老鼠放入迷宫。

迷宫的形状类似于有两条分支的字母“T”。老鼠被放入“T”的长柄处,而食物总是位于东边的那条分支上——也就是说,迷宫的旋转决定了食物的位置,老鼠有时需要左转才能获得食物,而有时则需要右转。视力正常的老鼠可以利用迷宫所在房间内的标志物来确定哪边是东。一开始,它们选到正确分支的几率是50%——基本上,全凭运气——但在5至7天内,它们的首次成功率就上升到80-90%。

没有植入数字罗盘的盲眼老鼠在撞大运的赌博中从未超过50%的成功率。

与之相比,这些植入数字罗盘的盲眼老鼠走迷宫的能力几乎与正常视力的老鼠齐平。经过4天练习以后,这些盲眼老鼠有82%的几率选到正确的路,而到了第9天,它们的成功率接近90%。

当研究人员进一步提高迷宫难度,增加到五条分支时,它们也能够选择正确的路径。即便当研究人员关闭了数字罗盘的信号后,这些盲眼老鼠们也能知道它们正处于迷宫的何处。 这显示,它们已经利用罗盘绘制了迷宫的某种心理地图。

研究人员认为,有朝一日,类似的神经假体或许也可以帮助盲人们在这个世界畅行无阻。进一步,它甚至可以应用到正常视力的人类身上,它或许可以使我们看到红外波和紫外线,或者其他更多的非可见光。

研究人员感叹道:“人类或许还没有充分利用大脑功能,这种限制可能并不在于你缺乏努力,而是由于你身体上贫瘠的感觉器官。真正的感官世界一定比我们此刻正在经历的体验要‘丰富多彩得多。”

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