大脑植入指南针帮助盲鼠穿越迷宫

大脑植入指南针帮助盲鼠穿越迷宫

有些动物——比如鸽子——天生就带有内置指南针。其他动物似乎可以改装。日本的研究人员已经成功将数字指南针(就像智能手机里的一样)连接到盲鼠的大脑中。这些老鼠学会了使用指南针在迷宫中寻找食物,几乎和视力正常的老鼠一样好。

视觉对于培养身体在周围环境中的位置感非常重要。如果没有视觉,盲人很难适应新环境。神经科学家 Yuji Ikegaya 和药理学家 Hiroaki Norimoto 想知道地磁信号是否可以弥补视力丧失。因此,他们缝合了 11 只老鼠的眼睛,并使用微电极将微型数字罗盘插入它们大脑的视觉皮层。当老鼠的头指向北方和南方时,电极会向老鼠的神经元发送电脉冲。然后,科学家们将仿生老鼠放入迷宫中。

迷宫呈 T 字形。老鼠被放入 T 字形较长的分支中,而美味的食物总是放在朝东的分支中——因此,根据迷宫的旋转,老鼠有时必须向左转才能找到食物,有时则必须向右转。视力正常的老鼠可以使用迷宫周围房间中的标记来确定哪个方向是东。起初,它们选择正确的迷宫分支的概率为 50%——基本上只是运气好而已——但在 5 到 7 天内,它们第一次选择正确的概率为 80% 到 90%。

没有植入数字植入物的盲鼠猜出正确分支的概率永远不会超过 50%。

相比之下,仿生鼠的寻路能力几乎与视力正常的老鼠一样好。到训练的第四天,仿生鼠选择正确树枝的几率达到 82%,到第九天,成功率接近 90%。

当研究人员将老鼠放入更复杂的五臂迷宫时,结果仍然成立。即使在研究人员关闭数字罗盘信号后,仿生老鼠仍然能够找到路,这表明它们已经利用罗盘在脑海中形成了迷宫地图。

研究人员表示,类似的神经假体将来也能帮助盲人探索世界。它们还能拓展视力健全的人的感官,让我们能够看到紫外线、红外线等。

“也许你还没有充分利用你的大脑,”池谷在一份新闻稿中说。“限制不是因为你缺乏努力,而是因为你身体的感觉器官很差。真实的感官世界一定比你现在所经历的要‘丰富多彩’得多。”

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