科学家在蝌蚪的尾巴上植入了一只可以工作的眼球

科学家在蝌蚪的尾巴上植入了一只可以工作的眼球

很难说什么更疯狂:塔夫茨大学的研究人员花了一年时间,将蝌蚪胚胎的小眼球切出并粘回蝌蚪的尾巴上,还是当它们孵化出来时,一些蝌蚪实际上可以用它们尾巴上的眼睛看东西。

你知道,视觉本来不应该这样运作——你的眼球应该与一根粗大的神经相连,这条神经将传入的信号传回大脑,大脑将来自双眼的信息整合成你面前世界的 3D 图像。如果没有与大脑的直接联系,你的眼球就毫无用处。

至少,过去几个世纪以来,科学家们一直都是这么想的。但在过去几十年里,动物和人类的实验反复表明,中枢神经系统(包括大脑和脊髓)比人们过去认为的要灵活和适应性强得多。例如,如果大脑的某个部分受损,过去流向受损区域的信息通常会被重新路由,大脑的另一部分会承担处理信息的工作。

因此,这些新发现让塔夫茨大学的研究人员开始思考:视神经真的是视觉信号的唯一接收途径吗?神经系统的其他部分,比如脊髓下方的神经,是否可以自行处理这些信号,而无需大脑的帮助?

他们意识到,用蝌蚪来测试这个问题是一个很好的方法:他们会在蝌蚪仍在发育的时候进行手术,这样移植的眼睛就有时间扎下神经根,这些神经根可能会与蝌蚪的其他神经系统相连。

手术非常艰苦,但研究人员成功地将眼球移植到 200 多个蝌蚪胚胎的尾巴上:

当改造后的蝌蚪孵化出来后,研究人员开始测试实验对象的视力。以下是《实验生物学杂志》对该实验的描述:

他们将两栖动物放在一个井中,一半盘子用红光照射,另一半用蓝光照射,并定期将两者倒置。在训练期间,每当蝌蚪冒险进入沐浴在红光中的区域时,它们都会受到轻微的电击警告。休息后,对蝌蚪进行测试,以查看它们是否学会将红光与电击联系起来,以及它们是否会粘在盘子的蓝色一侧。

虽然失明的蝌蚪从未对盘子的某一侧产生偏爱,但七只移植了眼睛的蝌蚪学会了呆在蓝光下,这表明它们可以通过移植的眼睛看东西。

问题是,为什么只有七个?

答案原来与移植后捐献眼睛的神经生长方式有关。由于研究人员用红色荧光蛋白标记了捐献眼睛,因此他们能够对蝌蚪进行成像,并比较其神经的生长情况。在一半的实验对象中,神经根本没有生长,而在大约四分之一的实验对象中,神经已经生长,但它们最终进入了蝌蚪的胃中:

但在另外四分之一的受试者中——总共 31 只蝌蚪——神经一直延伸到动物的脊髓;七只能看见东西的蝌蚪中有六只属于这一组:

研究人员的发现似乎表明脊髓中的神经元至少能够完成大脑的部分任务。如果这是真的,科学家有朝一日可以开发脊髓的智慧,用于多种医学治疗,例如恢复瘫痪肢体的运动能力。

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