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金魚腦到底怎麼思考?科學家精細手術插入電極來研究

太報
發布於 2023年04月26日08:21 • 林宜萱
科學家將電極插入金魚腦裡,在頭上安裝記錄器進行研究。翻攝《紐約時報》/Lear Cohen

現代人開玩笑時偶爾會以「金魚腦」來形容記憶力差或腦力較弱的情況,不過科學家對於金魚腦的了解其實還不算很深。為了更理解金魚腦的運作方式,一組科學家將電極插入金魚腦部,連結到金魚頭上的紀錄器,監控金魚的神經元運作。在實驗過後,這些金魚全都難逃死亡的命運。

《紐約時報》報導,科學家為了研究金魚的空間概念,將電極穿過魚骨上的小孔洞,並連接到魚頭頂部的紀錄器。這讓金魚看起來有點滑稽,不過這項研究可以探知魚類游動時的大腦機制,藉此探究其他動物的大腦領航功能如何演化,研究結果25日發表在《PLOS生物學》(PLOS Biology)期刊上。

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要把電極刺入金魚腦部並不容易,因為金魚腦就像是一小撮小扁豆,大小只有1.3公分左右。科學家得先幫金魚做「開腦」手術,然後在顯微鏡下把電極放進去,這些電極直徑和人類頭髮差不多。

負責置入電極的以色列班古里昂大學(Ben-Gurion University of the Negev)神經科學博士候選人科恩(Lear Cohen)說,要在無水的環境下進行這項手術實在很難,「魚需要水,而你需要牠不要動」,最後在同事幫忙下,他們把水和麻醉劑一起灌進金魚嘴裡,才得以完成電極置入手術。

電極會連接到一個小型紀錄器上,這個紀錄器放在防水的盒子裡,安裝在金魚頭頂,可以監測金魚的神經元活動。為了防止紀錄器太重害金魚抬不起頭,盒子上還裝了一些小浮板。

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等金魚醒來時,就會被放進一個約60公分長、15公分寬的水箱裡。科學家發現,金魚游得越靠近水箱壁時,大腦當中的導航神經細胞就越活躍。

紀錄器上的數據顯示,魚腦的導航細胞和哺乳動物不同。例如人類的導航細胞是專門確定人類在一個環境裡的具體位置,以這個位置為中心來理解周圍環境;哺乳動物的神經元大多可以讓動物在腦內的空間為自己精準定位,彷彿在地圖上放置一個圖釘,讓自己知道「我在這裡」

但金魚腦內沒有這種細胞。金魚的神經元可以讓牠們知道自己正在靠近障礙物。金魚是透過整理牠與各種障礙物之間的距離,來為自己在空間裡的位置定位,所以金魚的思路是「我在A路徑上是在這一個點,在B路徑上則是在那一個點」。

研究人員之一的科恩表示,這種差別可能是因應棲地的環境和挑戰,例如在不斷變化的流水中,金魚得知與障礙物的距離比較容易,要知道自己的確切位置反而比較難。

這些實驗得到以色列班古里昂大學動物福利委員會的批准,而在實驗過後,金魚都被安樂死,以便深入檢視牠們的大腦,讓研究人員繼續探究魚腦的導航系統和人類有何不同、以及為何不同。

未參與實驗的英國牛津大學生物學家西博(Adelaide Sibeaux)表示,這項研究之所以重要,是因為人類正在改變很多動物的生存環境,「如果你知道動物的大腦如何導航,就能知道牠們能否適應目前的這些變化」。

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留言 3
  • 牧文
    沒有人會期待在一個在國際間玩扮家家的國家負起多少調解戰爭的責任。 請參考: https://www.cna.com.tw/news/aopl/202304220201.aspx?utm_source=LINE&utm_medium=linetoday&utm_campaign=lineback 歐洲議會安全與國防小組委員會主席洛瓦索寫道: 「那些認為習近平政權關心國際法的人一定要聽。中國大使向我們解釋,過去的蘇聯共和國不是真正主權國家。」 看好了,這就是外交的負面樣板。不過這大概就是中共以後僅知的作外交方式了,不是嗎? 不認人家國家的主權和人家建什麼交?以為自己在玩家家酒嗎?是不是?
    2023年04月26日14:34
  • 黃君華
    英國最可能被俄羅斯丟第一個核彈,華人最好先撤.. 亞洲會發生戰爭的地方 1 日本(北朝鮮,俄羅斯中國,美國都想再丟核彈) 2 南朝鮮 台灣是最安全的地方, 習近平比民進黨國民黨美國還愛台灣!
    2023年04月27日00:22
  • Jim Wu 吳俊宏
    動保團體不抗議嗎?
    2023年04月26日10:01
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