[杭州网]浙大科学家在世界顶尖期刊《科学》杂志上发文:首次证明“强者愈强”与大脑密切相关

发布日期:2017-07-14 信息来源:杭州网 浏览次数: 字体:[ ]

2017-07-14  杭州网

       俗话说,强者愈强。这种说法到底有没有科学依据?

       今天,浙大求是高等研究院和医学院神经科学研究中心的胡海岚研究组,在世界顶尖期刊《科学》杂志发表长文《胜负经历重塑丘脑到前额叶皮层环路以调节社会竞争优势》。

       浙大研究人员发现,小鼠存在“强者愈强”的现象,这种现象与大脑活动密切相关。“强者愈强”还可以被人为控制,通过激光照射小鼠大脑特定区域,原先弱小的老鼠,可以爆发出强大力量,成功逆袭战胜以前比它更强的小鼠,成为胜利者。

       激光干预小鼠大脑 弱小老鼠也能“逆袭”

       我们先来学习一个新名词,叫“胜利者效应”。

       拳王泰森,曾辉煌一时,所向披靡;但后来锒铛入狱,昔日冠军虎落平阳,此时饱受摧残意志薄弱的他该怎样夺回曾经的荣耀?泰森出狱后,他的经纪人巧妙安排了两场比赛,对手远比泰森弱。泰森赢得了这两场比赛。紧接着,泰森战胜了强大的对手布鲁诺,再次获得金腰带,重新走上人生巅峰。泰森的经历,在生物学上叫做“胜利者效应”,也就是所谓的强者愈强。之前的胜利、成功经历,能够帮助个体在之后更容易获得胜利和成功。不仅是人,昆虫、鱼类、鸟类的打斗行为中都蕴含着“胜利者效应”。

       作为脑科学家,浙大胡海岚研究组的研究人员看到泰森的故事时,想到的是,“胜利者效应”与大脑的神经网络有什么关系?他们用小鼠开展了一系列实验,历时近6年。

       研究人员让两只个头差不多的小鼠在一根狭长管子里相遇,狭路相逢勇者胜,两只老鼠在管子中相互推挤,在实验中,最终等级低(弱小)的小鼠会主动退出或被等级高(强大)的小鼠推出管子。

       研究人员在两只小鼠于管子中对抗时发现,当小鼠进行推挤或者抵抗住对方推挤时,前额叶皮层的神经细胞的活动会有显著增加。

       这项结果提示,有可能前额叶皮层神经细胞的电活动,控制着小鼠在对抗过程中的行为,从而决定了谁在社会竞争中更强大。

       怎么进一步证明这个猜想呢?接下来,他们用药理遗传学的方法抑制了强大一方小鼠大脑中这群神经细胞的活动,结果发现,当神经细胞活动下降时,这些老鼠在对抗时,变得更加消极:推挤更少,后退更多,最终输给了原先弱小的小鼠。

       接着,他们在小鼠前额叶皮层的神经元细胞中嵌入光敏感的蛋白基因,并且将光纤植入到这群神经元上方,这样蓝色激光就可以通过光纤激活这群神经元。当打开蓝色激光器时,戏剧性的一幕发生了:原来弱小的老鼠,在接受蓝光照射时,变得自信而英勇,推挤得更加用力,并且能够坚持更久,最终将原先比自己强大的小鼠推出了管子,赢得了这次竞争。

       这些研究人员在全球首次证明了“强者愈强”的胜利者效应,是与小鼠的大脑神经活动密切相关的。

       这一研究对我们考试、比赛都有启发

       激活前额叶皮层可以提高小鼠竞争中的表现,这项结果非常激动人心。但有没有什么办法,不靠干预大脑,就可以永久性地提高弱小小鼠的“战斗值”,而不需要都靠激光刺激来“作弊”呢?

       研究者们继续做实验。他们发现,如果重复地给一只低等级的弱小小鼠蓝色激光刺激,让它不断赢,当次数足够多(多于6次)的时候,在后面的连续几天,这只低等级(弱小)的小鼠,可以不依赖光刺激成功战胜一只高等级(强大)的小鼠,并且一直维持下去。

       这说明,重复的胜利经历,有可能对小鼠的大脑产生长期的改变。研究人员发现,小鼠大脑中缝背侧丘脑到前额叶皮层这一环路,在重复胜利之后,连接强度增加了。而人为削弱这个环路的连接强度,则会让“胜利者效应”消失;人为使这个环路强度增强后,那这只小鼠表现更神勇,连续几天,都赢得了原先比它强得多的小鼠,实现更强逆袭。

       另外,研究人员发现,重复胜利的经历,让小鼠更神勇,这种效果是可以转移的。他们让这些小鼠不钻管子,把小鼠放进一个冰冷的笼子里,笼子里只有一个温暖的角落。那只在钻管测试时多次逆袭成功的小鼠,在这个测试中也表现更佳,抢得了最温暖的位置。

       昨天,胡海岚教授说,虽然人类社会远比动物社会复杂,但这项研究对于提高人们在竞赛、考试、人际交往中的表现,都给出了正面的启示。通过在相对简单的比赛中获得成功经历,将有助于重塑相关的脑环路(通常所说的增强自信心),从而提高在更困难比赛中获胜的可能。因为大脑的可塑性,先天的弱势,也有可能被逆转。人类对大脑的了解,还处于萌芽的阶段。类似这样的科学实验,为我们理解大脑、解码人类行为的秘密带来希望和信心。


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