一直以来,科学家们关注着一个话题:其他动物之间能否交际沟通?动物的社交方式是怎样的?
已有的研究成果告诉我们,动物之间要进行通讯联系,媒介可以是伴有特殊气味的信息素、独特的行为语言、特定的发声方式、强大的感知力等等。
而最近的一项研究表明,科学家们不仅能发现小动物之间的「社交秘密」,甚至可以用特定技术手段主动控制其实时社交行为!
研究团队用光束建立起了小鼠的社交纽带,通过「无线编程-取消编程」的方式,在小鼠头骨中嵌入神经植入物,植入物的激活/关闭恰好对应着小鼠社交与否。
2021 年 5 月 10 日,相关论文发表于 Nature 子刊 Nature Neuroscience(《自然-神经科学》),题为 Wireless multilateral devices for optogenetic studies of individual and social behaviors(用于个人和社会行为的光遗传学研究无线多边装置)。
为实现小鼠社交实时控制,科学家们设计了下图这款厚度仅有半毫米的、小而薄的无线神器,研究人员将其作为植入物置于小鼠头骨位置。
据官方介绍:
设备利用了近场通信协议,与智能手机中用于电子支付的技术相同,研究人员只需通过电脑对光线进行实时无线操作。围绕在动物周围的天线可将能量传送至无线设备,从而消除了对笨重电池的需求。
具体来讲,植入物与一种尖端有 led 的丝状微型探针相连,led 将会与小鼠大脑的中央执行区同步,而这一区域负责反馈大脑奖赏信息。
这里的“奖赏”为何物,我们可以通过人脑进行理解——当人们作出某一决策后,若被证实正确且产生了积极结果,大脑就会向负责决策的区域发送“奖赏”信号,这将促进认知能力的提升,并形成良性循环,这一过程即「奖赏效应」。此前有研究表明,这一效应所处的大脑区域有特殊神经元释放神经递质多巴胺,它会让人们产生积极情绪。
正是上述同步机制激活了小鼠之间的联系。
同样的道理,如果要减少两只小鼠的社交活动,只需切断上述同步机制。
具体的实验表明,当两只小鼠在封闭环境中彼此靠近时,研究人员可以无线同步,激活大脑区域中与高级执行功能相关的一组神经元,使得小鼠交流的频率和持续时间增加;而这对小鼠的互动则可通过去同步化刺激迅速减少。
实验原理看似简单,其实有着重要的意义。
人脑是一个由近 1000 亿个交织在一起的神经元组成的系统,要探测单个或一组神经元都是极其困难的。2005 年前后,研究团队在引入的动物模型中,通过光遗传学提供了对特定的、以基因为目标的神经元的控制,以便研究它们的连通性或神经递质释放。