实验室老鼠可能正在进行自己的实验

人们早就知道，老鼠可以通过训练完成简单的任务，换取奖励。用一口食物贿赂饥饿的老鼠，或用一滴水贿赂口渴的老鼠，你可以鼓励它走迷宫或点击某个按钮。但有时，老鼠的行为并不如预期，无法完成手头的任务。研究人员经常认为这些行为是简单的错误，是由于注意力不集中或注意力不集中造成的。然而，4 月 26 日发表在《当代生物学》杂志上的一项研究表明，事情还远不止于此：老鼠可以理解任务的规则，但仍会在行为上有所偏差，可能会测试它们自己的假设并试图更多地了解周围环境。

看来，老鼠在行为测试中做出的决定比基本的寻求奖励的选择要复杂得多。在实验室中人类强加的试验中，老鼠可能会不断探索和重新测试它们环境的规则，并进行它们自己的小实验。

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这一发现拓展了我们对啮齿动物大脑内部情况的理解，表明老鼠和其他非语言动物可能知道的东西比它们透露的要多。这项研究最终可能有助于揭示人类行为的神经基础。“这些老鼠的内心生活可能比我们认为的要丰富得多，”资深研究作者、约翰霍普金斯大学神经科学助理教授基肖尔·库奇博特拉 (Kishore Kuchibhotla) 说。“它们不仅仅是刺激反应机器。它们可能有策略之类的东西，”他补充道。

方向盘上的老鼠

这项研究以之前对老鼠进行简单舔舐任务的研究为基础，并通过双选测试增加了一定程度的复杂性，以分析老鼠的动机。Kuchibhotla 和这项研究的主要作者、神经科学博士生 Ziyi Zhu 训练口渴的老鼠，将它们束缚在原地，让它们用前腿朝某个方向转动轮子以响应声音。一个音调对应于将轮子向右转动，第二个音调对应于将轮子向左转动。如果老鼠对任一声音做出正确的反应，它将得到一小杯水。如果它以错误的方向转动轮子或根本没有转动轮子，则什么也不会发生。

在涉及 13 只老鼠的数千次试验中，研究人员跟踪了老鼠的选择、反应速度和准确性，并注意到了几种模式。首先，随着试验的进行，老鼠似乎在决策方面变得更加准确，这表明它们正在掌握手头的任务。在选择车轮方向时，每只老鼠似乎都有怪癖和偏好。即使老鼠达到了车轮转向能力的专家水平，它们仍然会表现出短暂的错误反应——无论播放哪种声音，它们通常会反复朝同一个方向旋转车轮。

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为了更好地了解这些回合中发生的情况，Kuchibhotla 和 Zhu 进行了“探索”试验，他们暂时停止对回答正确的老鼠进行奖励。很快，老鼠就改变了路线，停止了探索，并开始更准确地对左右声音提示做出反应，这与它们接受的训练模式一致——这表明老鼠明白它们应该做什么才能得到那杯水，并且故意放弃了奖励。

“作为研究动物模型的行为神经科学家，我们有责任想出更聪明、更丰富的方法来从非语言动物的[行为]中提取意义，”西奈山神经科学家和精神病学家 Brian Sweis 博士说，他从事动物行为研究，但没有参与这项新研究。“我认为这篇论文在这方面做得很好……这是一次精彩的行为分析深度探索，”他补充道——特别指出了对初始试验数据的后续检查以及研究人员改变实验的方式。

Zhu 和 Kuchibhotla 使用计算模型评估了每次试验结果与前后结果之间的关系，以及哪些因素似乎影响了小鼠的行为。他们发现，奖励发挥了重要作用，但小鼠倾向于朝自己喜欢的方向旋转轮子，而这种偏好因小鼠而异。然而，这种偏好并不是固定不变的——小鼠会改变方向，在多次试验中朝两边旋转，当研究人员向小鼠提供专门针对其喜欢方向的声音提示时，小鼠会表现出更多将轮子朝非喜欢方向旋转的周期。总而言之，这些观察结果显示了动态选择偏好，研究人员推测这是一种学习策略。

无需语言的学习

“令人惊讶的是，老鼠甚至会使用高阶方法来学习简单的任务，这似乎不太适应。看起来老鼠似乎犯了很多错误，但在犯错的过程中，它们实际上变得更聪明了，”Kuchibhotla 说。“我们把这些动物放在这些奇怪的环境中。它们不知道环境何时会改变。它们不知道我们何时会改变规则。这种持续的探索很有价值。”

人类可以依靠语言来理解任务，而非语言动物则必须自己找出特定情况的规则。Kuchibhotla 认为，这种差异可以解释为什么老鼠会采取这种不断变化的方式来完成任务。“口头或书面指示会破坏探索的心理空间。一旦你知道你应该做什么，就没有必要去探索了。这是我们的假设之一——在没有指示的情况下，人类也会进行持续的探索。”他目前正在对人类行为试验进行后续研究，以确定这是否属实。

从鼠标错误中汲取教训

其他后续工作包括追踪小鼠在进行转轮任务时的神经活动，对小鼠同时进行多项任务的训练和测试以观察策略如何变化，以及对患有认知障碍的小鼠进行类似的测试，这些测试最终可能揭示出阿尔茨海默氏症等人类神经系统疾病的潜在模式。

这项单一研究的证明存在局限性。斯韦斯表示，尽管研究人员非常谨慎，但可能还有比制定策略更简单的事情在起作用。例如，也许老鼠会因为前腿累了而时不时地改变转轮的方向。“我不认为这否定了[这项研究的作者们]在这里展示的任何内容，但身体因素可能是驱动因素，”斯韦斯说。“我们必须在整个身体的背景下理解大脑。”

尽管如此，他解释说，研究选择过程“让我们深入了解大脑运作的多种不同方式”，并可以澄清当事情开始出错时发生了什么。他建议另一个后续项目可以研究衰老如何影响探索过程，以及任务灵活性是否会随着年龄的增长而改变或下降。有许多可能的分支可以进行有趣的研究，这项研究“为我们进一步了解生物学奠定了坚实的基础”。

它重新定义了数十年来啮齿动物行为的结果，其中错误被视为无趣的失败。“动物需要犯错才能学习，”斯韦斯说——我们也可以从中学到很多东西。