難題與進展:《眼見為憑》選摘(4)

2021-06-04 04:50

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唐克和其他人發展出了讓小鼠固定在架子中的方法,就像是上面說的甲蟲。但是小鼠並不介意,因為在這個狀況下有食物可吃。小鼠也如甲蟲那樣站在圓球上,唐克把共軛焦顯微鏡對準小鼠頭上開的洞,洞底下是小鼠的皮質。這頭小鼠的皮質神經元中已用遺傳工程的方式,植入了能指示出活動狀況的蛋白質。當牠開始自然的活動(跑動),唐克和同事可以觀察到腦部神經元的活動。還有,這個小鼠是在虛擬實境構成的合成世界中活動的。科學家能夠教小鼠完成各種任務,例如在虛擬迷宮中跑動,同時觀察小鼠神經元的行為。

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這是很新的技術,但成效卓著,主要的發現是神經元的活動每天都維持固定的方式,舉例來說,有特定的刺激出現時,在絕大部分的狀況下,同一群主要感覺神經元會活躍起來。並非一定得如此,這些神經元可以各自有活躍的模式,讓我們完全無法理解。事實上,負責感覺運動統合的皮質區域中,神經元的反應更具變化,有時飄忽、有時穩定,目前尚無法解明。這並非意料之外的事情,因為該區域所呈現的是輸入的感覺訊息與行為之間的連結,會因為情況而有所變化。這是巨大的思維挑戰,而不是技術障礙。

這個方向的工作我就只能說到這裡。唐克的學生把這項技術散播到整個神經科學界。小鼠在虛擬迷宮中跑步,牠們神經元活躍的訊號傳入研究人員的電腦。你全心全意思索能夠進行的實驗。我們能夠看到細胞群組形成的過程嗎?記憶會留在腦中固定的場所或是會移動呢?腦睡覺的時候神經元在做什麼?小鼠想要某些東西、看到伴侶時,神經元活動有何變化?現在有了工具,剩下的就是做實驗了。請保持關注,有些事情正在發生。

《眼見為憑》立體書封。(時報出版)
眼見為憑》立體書封。(時報出版)

*作者理查.馬斯蘭(Richard Masland, 1942-2019)為哈佛醫學院科甘傑出眼科學教授(David Glendenning Cogan Distinguished Professor of Ophthalmology)與神經科學教授。曾擔任世上最大視覺研究機構麻州眼耳醫院(Massachusetts Eye and Ear Infirmary)研究主任多年。本文取自時報出版新書《眼見為憑:從眼睛到大腦,從感知到思考,探索「看見」的奧祕》。

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