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原來,放棄努力也是一種“智慧”

原來,放棄努力也是一種“智慧”

本文來自微信公眾號:學術經緯(ID:Global_Academia),原標題《<細胞>:勵志了!原來放棄努力也是一種“智慧”……》,封面:unsplash


頂尖學術期刊《細胞》最新上線的論文中,一項重磅研究探索了生命中的一個重要議題:放棄。



面對目標,屢戰屢敗,某一刻突然放棄努力。這是生活的智慧,還是對命運的妥協?神經科學家說,我們來看看大腦中發生了什么。


霍華德休斯醫學研究所(HHMI)Janelia研究校區的Misha Ahrens博士、穆宇博士及其同事挑戰了這個少有人涉足的課題。


該研究的兩位通訊作者穆宇博士(左)和Misha Ahrens博士(圖片來源:穆宇博士提供)


由于過去沒有相關研究提示大腦里哪個區域負責“放棄”,為了實現對全腦范圍的監測,他們選擇了一種小魚作為觀察對象。幼年斑馬魚的腦部完全透明,神經科學家利用近年開發的光學成像技術“光片成像”,可以快速準確地監測全部腦細胞的活動。


研究團隊給一天到晚游泳的魚定制了一套虛擬現實(VR)設備,讓它們在虛擬世界里游泳。一開始,人為設置的視覺信號讓小魚在甩動尾巴時看到周遭世界不斷后退,體驗到劃水向前的成功。接著,視覺信號改變,對小魚來說,無論如何奮力,似乎都原地停留,甚至還在向后漂流。


實驗裝置示意圖(圖片來源:Ahrens Lab/Janelia Research Campus)


小魚試圖更用力地向前游,依然沒有“前進”。


努力堅持了幾秒到幾十秒后,連連受挫的魚突然自暴自棄,不游了……


“看到這個改變我們很詫異。”主要作者穆宇博士介紹,因為對于斑馬魚來說,“游泳是一種本能行為,特別是這種由感覺刺激驅動的游泳,所有人都認為這是理所當然的刻板行為。甚至死魚都會繼續游——過去有實驗顯示,光是水流和軀體構造都會讓魚溯流而上。死魚尚且‘奮進’,它居然能主動放棄了?”


利用VR控制魚游泳的“成功”和“失敗”,使魚從“堅持”到“放棄”(圖片來源:《細胞》)


借助全腦成像,研究團隊想要找出是哪些神經元讓苦苦堅持的小魚做出了放棄的決定。然而,觀察放棄前和放棄時的信號變化,得到的結果更令他們意外。


每次“放棄”時,最明顯的信號并不是來自神經元,卻出現在一組膠質細胞中。


之所以意外是因為,直到大約20年前,科學家們還普遍認為膠質細胞的作用很簡單,僅僅是為神經元提供支持、營養、絕緣作用。用穆宇博士的話說,神經細胞才是眾所周知的“精英”,感覺信息加工、行動發起,種種光鮮的工作都是神經細胞介導;相反,膠質細胞一直像腦中的“雜役”。


但是,研究者在魚腦延髓側部,發現一組被稱為放射狀星形膠質(radial astrocyte)的膠質細胞,在魚快要放棄時悄悄開始興奮。當小魚最終放棄努力時,這群細胞的興奮性達到巔峰,并維持在較高水平。


觀看全腦成像的神經元信號變化和放射狀星形膠質信號變化(視頻來源:《細胞》)


為確認這些膠質細胞起的作用,研究人員用激光把這部分細胞殺死,發現小魚會在“徒勞”的游泳中堅持得更久;反過來,如果直接激活它們,小魚會更輕易地放棄。


那為什么膠質細胞會觸發“棄療”?進一步通過全腦分析,研究者找到了神經元與膠質細胞搭建的一條通路。


在這條通路中,一類能夠釋放去甲腎上腺素的神經元會編碼“失敗”信號。每當行動結果沒能符合期望,這群神經元就把失敗信號傳送給膠質細胞。一次次失敗,膠質細胞接受到的信號越來越多,一開始它們是淡定的;但記錄到的失敗數達到一定數量后,膠質細胞最終向身體發送“放棄”信息。


本研究示意圖(圖片來源:《細胞》)


在科學家看來,放棄是重要的,就像Ahrens博士所言:“如果沒有能力阻止一種徒勞的行為,動物們就會毫無必要地耗盡能量。”


伴隨著放棄,失敗的信號也就暫停。暫時的“消極”讓動物可以重新積聚力量。事實上,經過一段時間的休整,這些小魚又會再次發力。


扶我起來,我還能游!


參考資料:

[1] Yu Mu et al., (2019) Radial astrocytes encode and suppress futile actions. Cell. Doi: 10.1016/j.cell.2019.05.050

[2] Frustrated fish give up thanks to glia, not just neurons. Retrieved Jun 21, 2019, https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-06/hhmi-ffg061319.php

[3] D. N. BEAL et al., (2016) Passive propulsion in vortex wakes. Journal of Fluid Mechanics. DOI: 10.1017/S002211200500792


本文來自微信公眾號:學術經緯(ID:Global_Academia),原標題《<細胞>:勵志了!原來放棄努力也是一種“智慧”……》,封面:unsplash

*文章為作者獨立觀點,不代表虎嗅網立場
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