隨著(zhù)各大短視頻平臺鼠鼠系列視頻“走紅”，我們發(fā)現并不是所有老鼠都“人人喊打”。鼠類(lèi)能幫助人類(lèi)科學(xué)邁上新臺階，諸如金絲熊、荷蘭豬這些品種的鼠類(lèi)甚至能夠成為人類(lèi)的“座上賓”，搖身一變成為愛(ài)不釋手的寵物，等待“鏟屎官”們的投喂。 而在一貫的印象中，一些鼠類(lèi)由于其破壞力強、偷吃糧食等特征，經(jīng)常會(huì )遭到人類(lèi)的側目和驅趕。然而，人們發(fā)現，老鼠躲避、逃竄的動(dòng)作非常迅速，堪稱(chēng)“逃跑專(zhuān)家”。遇到天敵時(shí)，它們還會(huì )采取一動(dòng)不動(dòng)的“裝死策略”，也就是以僵直防御行為來(lái)“保命”，可謂是“演技”高超。大多數時(shí)候，人類(lèi)無(wú)法直接抓住這位“逃跑專(zhuān)家”，而是需要借助一些捕鼠工具。那么，為何老鼠的反應如此迅速呢？他們如此靈活敏捷地逃跑行為背后，究竟有何奧秘？
老鼠見(jiàn)了貓快速地逃跑
（圖片來(lái)源：AmazinglyTimedPhotos.com）
Part.1 小鼠——天生的“逃跑專(zhuān)家”
大家都知道的一個(gè)事實(shí)是小鼠遇到危險反應極其迅速。不管是貓抓小鼠，還是人類(lèi)追打小鼠，我們往往只能看見(jiàn)它一溜煙的跑了，甚至都不知道它是什么顏色的。而且它們逃跑時(shí)非常敏捷，可以瞬時(shí)改變方向、攀爬跳躍、上躥下跳，這使得比小鼠比一些大型動(dòng)物在運動(dòng)靈活性上具有了天然的優(yōu)勢。
更為重要的是，小鼠特別機敏，在它的大腦里有一些特殊的結構，這使得小鼠能夠在逃跑前，提前預測的危險的存在。小鼠之所以被稱(chēng)為“逃跑天才”，正是因為它們能夠很快檢測到危險的來(lái)臨，并且能夠通過(guò)一條快速通路，啟動(dòng)逃跑、僵直等防御行為。有研究稱(chēng)，小鼠只需要用0.05秒就能檢測到危險信息，而且這些信息可以快速的傳遞到大腦中并做出行為。
一只狐貍出其不意地向一只土撥鼠發(fā)動(dòng)攻擊
（圖片來(lái)源：鮑永清，2019年度野生動(dòng)物攝影師大賽獲獎作品）
Part.2 “警報專(zhuān)線(xiàn)”——檢測捕食者，發(fā)射危險信號
小鼠的視網(wǎng)膜中有一條專(zhuān)門(mén)的“警報專(zhuān)線(xiàn)”，可以讓小鼠很快的檢測到危險信息。這個(gè)“警報專(zhuān)線(xiàn)”就是視網(wǎng)膜中的阿爾法神經(jīng)節細胞。它能檢測到逐步逼近的捕食者，并向大腦發(fā)射電信號——危險來(lái)了！那么，研究員們是如何找到這類(lèi)特殊神經(jīng)元的呢？科學(xué)發(fā)現的第一步就是猜測。研究人員通過(guò)對小鼠視網(wǎng)膜內不同神經(jīng)節細胞分析比較后發(fā)現，阿爾法神經(jīng)節細胞具有其他細胞無(wú)可比擬的信號轉導能力。它能夠將視覺(jué)信號第一時(shí)間發(fā)送到大腦內。正是因為如此，這個(gè)細胞自然成為這條警報專(zhuān)線(xiàn)的首選。
視網(wǎng)膜中不同種類(lèi)的神經(jīng)節細胞
（圖片來(lái)源：Volgi et al., 2009）
雖然研究員們早已猜到了這類(lèi)細胞，但是這類(lèi)細胞零散地分布在視網(wǎng)膜中，每次研究員們只能隨機抓取一個(gè)細胞，能不能碰見(jiàn)下一個(gè)，完全靠運氣。得益于深入的基因研究，研究員們找到了在阿爾法細胞中特異表達的一個(gè)基因。此后，研究員們培育了轉基因小鼠，通過(guò)這種方法，他們可以將該細胞點(diǎn)亮，讓它在眾多的細胞中脫穎而出。而且可以通過(guò)特殊的方法來(lái)控制這群細胞，進(jìn)而證明這類(lèi)細胞的功能是什么。
記錄熒光標記的阿爾法視網(wǎng)膜神經(jīng)節細胞
（圖片來(lái)源：Fei Wang et al. 2021, Current Biology）
那么，研究者是如何證明阿爾法細胞就是向腦中報告危險信息的細胞的呢？首先，他們控制這些細胞讓其沉默，同時(shí)令小鼠眼睛中的其他細胞保持正常的工作，此時(shí)的小鼠在看到逼近的捕食者時(shí)竟然不害怕了，甚至仍然會(huì )閑庭漫步的游蕩。在這之后，研究者激活這類(lèi)細胞，使得這群細胞向腦中發(fā)出假的警報信號。這時(shí)，雖然并沒(méi)有逼近的捕食者，但小鼠竟然開(kāi)始逃跑，并且似乎感到非?？謶?。
通過(guò)控制小鼠視網(wǎng)膜中的阿爾法細胞來(lái)控制小鼠的恐懼行為
（圖片來(lái)源：Fei Wang et al. 2021, Current Biology）
既然已經(jīng)證實(shí)了阿爾法細胞證實(shí)向腦中報告危險信息的細胞，那么問(wèn)題來(lái)了，阿爾法細胞又是如何看到危險刺激的呢？
Part.3 “警報專(zhuān)線(xiàn)”察覺(jué)危險的“幕后功臣”——特殊的結構優(yōu)勢
其實(shí)不管是迎面撲來(lái)的貓，還是從天上飛下來(lái)的貓頭鷹，小鼠看到的只是一個(gè)向它逼近的黑影。研究員們發(fā)現，只需要給小鼠看這么一個(gè)由小變大的黑色的圓，小鼠就會(huì )觸發(fā)逃跑和僵直反應。而阿爾法細胞正好可以看到這種逼近的黑影的刺激。當記錄阿爾法細胞，并提供逼近黑影的刺激供其觀(guān)看時(shí)，研究員們發(fā)現，阿爾法細胞會(huì )對逼近黑影產(chǎn)生反應，而且反應強度可以對逼近視覺(jué)刺激的大小進(jìn)行調整，也就是說(shuō)，小鼠能夠通過(guò)阿爾法細胞對捕食者的距離進(jìn)行判斷。阿爾法細胞的樹(shù)突（接收信號的結構）就像一個(gè)個(gè)面向太空的雷達，長(cháng)長(cháng)的天線(xiàn)組成一個(gè)寬大的網(wǎng)。整個(gè)視網(wǎng)膜中有上千個(gè)這種細胞，它們互相重疊，不漏過(guò)視野里的每個(gè)點(diǎn)。這類(lèi)細胞還有一根粗大的軸突（傳出信號的結構），軸突能夠像電纜一樣傳輸信號。這個(gè)“電纜”的特殊之處是有絕緣外套包裹，相較于其他細胞，它能夠更快地將信號傳導至腦中。
小鼠視網(wǎng)膜中的阿爾法細胞
（圖片來(lái)源：中科院神經(jīng)所張翼鳳實(shí)驗室）
當阿爾法細胞看到逼近黑影的刺激后，它會(huì )向大腦輸出電信號。這個(gè)電信號可以不經(jīng)過(guò)小鼠的大腦皮層，直接進(jìn)入負責防御行為的腦區。這是一條由視網(wǎng)膜到皮層下通路的高速路，直接將危險轉化為行動(dòng)。這條高速路從視網(wǎng)膜開(kāi)始，將危險信號傳輸到腦中一個(gè)叫“上丘”的地方，然后“兵分兩路”，一路到指揮運動(dòng)的腦區，啟動(dòng)防御行為；另外一路則抵達負責恐懼的腦區---杏仁核（長(cháng)得像杏仁），從而使小鼠產(chǎn)生恐懼情緒。如此一來(lái)，危險信息就不用先通過(guò)大腦皮層（產(chǎn)生思維意識的地方）處理，再經(jīng)由運動(dòng)相關(guān)的腦區來(lái)輸出行為，信息傳遞通路也大大縮短了。此時(shí)，動(dòng)物不經(jīng)過(guò)思考就能做出行動(dòng)，有了“下意識”一樣的反應。這樣一條報警專(zhuān)線(xiàn)加上快速反應系統，幫助動(dòng)物們能夠快速躲避捕食者的偷襲。
小鼠腦中負責逼近黑影刺激的視覺(jué)通路
（圖片來(lái)源：Julieta E. Lischinsky和Dayu Lin，2019，Trends in Neurosciences）
Part.4 優(yōu)于傳統視覺(jué)感知的“警報專(zhuān)線(xiàn)”
大腦的視覺(jué)系統為我們看到清晰的世界提供了環(huán)路基礎。但是，鮮有人知的是，視覺(jué)系統還具有其他更加保守的功能，例如幫助我們感受晝夜節律、調控我們的情緒，以及起始一些本能行為等。小鼠視網(wǎng)膜中的這條“警報專(zhuān)線(xiàn)”就是視覺(jué)系統觸發(fā)本能防御行為的例子。這項研究使得我們對視覺(jué)系統的功能有了更多的認識。看到這里，可能有人會(huì )問(wèn)，視覺(jué)系統提供警報功能所使用的信息編碼策略和傳統視覺(jué)感知中的編碼策略有所區別嗎？一般來(lái)說(shuō)，組合編碼是傳統視覺(jué)感知的編碼方式，可以為我們的大腦提供清晰而完整的圖像。不過(guò)這種方式存在反應時(shí)間慢、處理信息冗余等缺點(diǎn)。而視覺(jué)系統中是否具有另外一種快速編碼的方式，至今未知。這條“警報專(zhuān)線(xiàn)”可能就是運用了一種快速的編碼方式，可以將特定關(guān)鍵信息快速轉遞給大腦并觸發(fā)行為。
視覺(jué)通路的成像和其他功能
（圖片來(lái)源：Silvia E. Braslavsky，2020）
結語(yǔ)
生物界的這種快速反應機制也給人類(lèi)社會(huì )帶來(lái)了啟示。對于危險的特定刺激，我們不僅需要廣泛的信息輸入，更需要一條特殊專(zhuān)線(xiàn)進(jìn)行快速決斷。這就好比軍隊首領(lǐng)不能通過(guò)每天的新聞獲取敵情，軍隊必須在最前線(xiàn)設置特殊偵察系統。
這主要是由于海量的信息可能會(huì )將我們淹沒(méi)在各種冗余信息中，從而忽略了重要的內容，保留報警電話(huà)才能專(zhuān)門(mén)檢測危險刺激，在不混淆其它無(wú)用信息的前提下，將有關(guān)信息直接傳輸給相關(guān)部門(mén)。通過(guò)小鼠腦中的這條“警報專(zhuān)線(xiàn)”的研究，我們也可以嘗試解答生活中遇到的一系列問(wèn)題。比如，在現實(shí)生活中，無(wú)人駕駛汽車(chē)到底需不需要激光雷達？是不是在車(chē)上多裝幾個(gè)攝像頭就可以了呢？
無(wú)人駕駛汽車(chē)的自動(dòng)檢測功能
（圖片來(lái)源：Bernard Marr）
通過(guò)研究我們可以得到答案——在未來(lái)的汽車(chē)上，不僅需要采集各種信息的攝像頭，還必須保留一個(gè)專(zhuān)門(mén)用于報告危險信息的激光雷達通道，如此才能最大程度地保證駕駛人員和汽車(chē)的安全。
作者: 王飛
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