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踩上「油門」,調整方向,駛向充滿誘惑的終點……車里的老司機不是人,而是一只大鼠。
在最近剛發布的一個研究里,大鼠學會了開車,而教大鼠開車的教練是美國里士滿大學(University of Richmond)的行為神經科學教授凱莉·蘭伯特(Kelly Lambert)。大鼠開的小車,則是蘭伯特和同事們為它們量身打造的。
大鼠上車、開車 | Richmond
小車是一輛環保的電動車。車廂是一個透明的食品塑膠盒,車廂內鋪設有鋁制的底板,車內還有三個銅條可以操控小車。抓住或是放開銅條,小車就能前進或剎車,而不同的銅條對應著不同的前進方向。
當大鼠跑進車內,站在鋁板上,用小爪子抓住車內的銅條,就會形成一個閉合的電路,電源驅動小車。大鼠要是觸碰銅條把車開動了,就會得到獎勵——小小的谷物圈。
獎勵是一個小小的谷物圈 | Richmond
接著,研究人員擴大了駕駛場地,並把獎勵放到越來越遠的地方。於是,大鼠開始了「科目三」的路考。路考的終點被設計成黑白棋盤圖案,提醒大鼠這里有獎勵。
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經過這些訓練後,大鼠慢慢學會了驅動小車,學會了調整小車的行駛方向,而且是「它們過去從來沒有用過的駕駛模式,並最終到達獎品處,」蘭伯特教授說道。
在更大的場地里,大鼠會調整方向 | Richmond
可見,大鼠的神經可塑性(neuroplasticity)——也就是大腦適應、學習新技能的能力——可能比我們之前認為的還要強大。「我確實相信大鼠比大多數人認為的聰明」,蘭伯特教授說道。她還表示大部分動物都比我們想的還要聰明,不過那些智慧通常是以一些獨特的方式體現出來。
閱歷豐富的大鼠,更會開車
在這個實驗中,並非所有的大鼠都以相同的方式學會了開車,也並非所有大鼠的表現都達到了實驗標準。大鼠所處的環境類型影響了它們的學習方式和車技。
一些大鼠曾住在複雜而豐富的環境里(比如,環境中有一些有意思的物體可以與大鼠互動),另外一些大鼠則是在枯燥單調的實驗室籠子里養大的。實驗室飼養的大鼠表現得可能不會很好,這一點研究人員其實早就想到了,但沒想到的是差距會那麼大。它們學車的熱情不高,表現也不佳。
在豐富環境中生活過的大鼠,學車的速度明顯更快,車開得更好;相比之下,在沉悶乏味的實驗室里長大的老鼠則是連上個車都很不情願。
複雜環境里的大鼠,表現更突出 | 參考資料[1]
蘭伯特教授表示,這意味著複雜的環境會帶來更強的行為靈活性、神經可塑性。
更有趣的是,複雜環境中出來的大鼠似乎還愛上了開車,在實驗後期,就算沒有了食物獎勵,它們還是不停地上車。研究人員認為,這些大鼠可能在訓練過程中發展出了一個讓自己更加投入的獎勵系統。
開完車,更放鬆
且最好是自己開
大鼠的車技參差不齊,但是,學車之後,它們的心理素質都得到了提高。
研究人員收集了不同訓練時期的老鼠屎,測量了大鼠的激素變化情況——皮質酮(CORT)、脫氫表雄酮(DHEA)。皮質酮是一種主要的壓力激素,參與應激反應;脫氫表雄酮則會調節壓力。
實驗結果顯示,在學車的過程中,所有大鼠的DHEA/CORT代謝物比例都在逐漸上升。研究人員表示,這意味著不管大鼠出自什麼樣的環境,駕駛訓練都增強了它們的情緒恢復能力。
還記得駕考通過時的喜悅和放鬆嗎?蘭伯特教授認為,大鼠和人類有點像,它們似乎在征服了一個困難的任務之後會感到滿足。
研究還發現,相比那些作為乘客坐在遙控車內的大鼠,自己學會了開車的大鼠壓力更小。看來,車還是自己開更自在。
大鼠學車後,情緒恢復能力都增強了 | Richmond
老鼠會開車,和我們有什麼關係?
「這不只是可愛,還有真正的科學價值,」 波士頓大學醫學院神經生物學教授錢德拉莫里·錢德拉塞卡讓(Chandramouli Chandrasekaran)評價說。
這些可愛的大鼠是隆-埃文斯大鼠(Long–Evans rat),是隆博士與埃文斯博士在1915年配育出的一種雜交大鼠。這種大鼠雖然沒有實驗室小白鼠那般常見,但它們常常作為合適且重要的動物模型出現在行為神經學等研究中。
Long–Evans大鼠,常被用於神經科學的研究 | Charles River
「因為它有著和人類大腦一樣的區域和神經化學物質,只是小了點兒而已,」蘭伯特教授解釋說。當然,人類比大鼠複雜多了,不過,蘭伯特教授的團隊想要研究的是「普遍真理」——為了保持最佳的心理健康狀態,動物大腦究竟是如何與環境互動的。
在神經科學研究中,常用的一些用來考察空間感知能力的測試都比較簡單。相比之下,讓大鼠學開車的任務算是比較複雜的。「如果我們使用更加現實、更具挑戰性的模型,可能會得到更有意義的數據,」蘭伯特教授表示。
複雜環境出來的大鼠更容易學會開車,沒有獎勵了依然想開車,學車還能給大鼠減壓……這個新研究的發現,可能有助於將來進一步了解大腦以及大腦疾病,比如帕金森病對運動技能、空間意識的影響,或是抑鬱症對積極性的影響。
大鼠學會開車的研究或許有助於我們將來進一步了解大腦以及相關疾病,例如帕金森病 | 圖蟲創意
大鼠學開車,只是一個開始。研究團隊計劃開展更深入的研究工作,看看這些大鼠究竟是如何學會開車,為什麼開車能幫它們緩解壓力,大腦都有哪些區域參與了。
或許,在將來難度更高的實驗里,大鼠可能還要學開坦克、開飛機……
開飛機的舒克,開坦克的貝塔 | 動畫片《舒克和貝塔》
參考文獻
[1]Behavioural Brain Research, DOI: 10.1016/j.bbr.2019.112309
[2]https://www.newscientist.com/article/2220721-scientists-have-trained-rats-to-drive-tiny-cars-to-collect-food/?utm_term=Autofeed&utm_medium=SOC&utm_source=Facebook#Echobox=1571747006
[3]https://www.sciencealert.com/scientists-teach-rats-to-drive-tiny-cars-and-it-s-just-as-cute-as-it-sounds?perpetual=yes&limitstart=1
[4]https://www.washingtonpost.com/science/2019/10/24/rats-are-capable-driving-tiny-cars-researchers-found-it-eases-their-anxiety/
作者:Cloud
編輯:遊識猷
一個AI
為了緩解壓力,我也要學開車。
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