不再獨一無二的大腦

田也

動物王國中普遍存在負責學習與記憶的大腦結構，意味著人與動物擁有共同的進化起源。

無論你是在考前臨時抱佛腳死記硬背還是試圖記起到底把車鑰匙放在了哪里，學習與記憶都是我們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡闹匾δ堋?/p>

美國亞利桑那州立大學的神經(jīng)生物學家尼古拉斯·斯特勞菲爾德與加布里埃拉·沃爾夫近期在《當代生物學》雜志上發(fā)表論文稱，無脊椎動物大腦中負責學習和記憶的大腦結構及功能中心可能具有相同的功能特征。

大腦中樞是成對的腦葉結構，首次發(fā)現(xiàn)于昆蟲，被稱為蘑菇體，位于節(jié)肢動物、海洋蠕蟲和扁蟲的前腦。

不同物種之間的蘑菇體有著顯著的共同點，因此，長久以來，人們都在爭論這些結構是獨立進化的結果，還是擁有共同的起源。斯特勞菲爾德與沃爾夫的研究顯示，所有無脊椎動物的蘑菇體都有一個共同的基礎組織模式，表明這個組織遺傳自共同的祖先，而這個祖先有可能生活在6億年前。

“這個基礎組織幾乎存在于所有物種。如果我們想在人工智能或機器人中模擬學習與記憶中心的話，這將是我們的著手點。”沃爾夫說。她是神經(jīng)科學跨學科項目的一名研究生。

斯特勞菲爾德與沃爾夫從神經(jīng)解剖學和化學成分兩方面研究了兩大類無脊椎動物的蘑菇體。這兩大類動物分別是：蛻皮動物，包括昆蟲、甲殼類動物以及其他節(jié)肢動物，如蝎子和馬蹄蟹;冠輪動物，包括軟體動物、扁形蟲和蛔蟲。

借助多種化學染色技術，斯特勞菲爾德與沃爾夫詳盡地研究和比較了不同物種之間的神經(jīng)解剖學原理，發(fā)現(xiàn)不同物種的單個蘑菇體神經(jīng)元的特征相同，同一物種的神經(jīng)元組織也相同。研究人員發(fā)現(xiàn)，不同物種的蘑菇體神經(jīng)元纖維束的排列結構類似，形成了一個典型的學習網(wǎng)絡。

接下來，研究小組分析了蘑菇體的蛋白質表達，結果顯示，這些無脊椎動物的蘑菇體中普遍存在3種豐富的蛋白質——DC0、Leo與CaMKII。之前的行為學研究表明，這些蛋白質對學習與記憶能力非常重要，其基因序列與果蠅和大鼠的幾乎完全相同。

值得注意的是，這些蛋白質被認為對人類的學習和記憶能力同樣至關重要，并且與阿爾茨海默病、唐氏綜合征和安格爾曼綜合征等神經(jīng)性病癥有關。

繼無脊椎動物大腦之后，斯特勞菲爾德與沃爾夫將研究對象轉向脊椎動物，比如大鼠、鳥類、爬行類、兩棲類和魚類。

“我們希望弄明白脊椎動物身上是否也有類似的基礎組織模式，以及這種模式是否也包含豐富的蛋白質?！彼固貏诜茽柕抡f，“擁有此類基礎模式的可能是海馬體，相對于存儲其他事物，海馬體對記憶地點尤為關鍵?！?/p>

人們或許不愿意認同自己的大腦與節(jié)肢動物和其他脊椎動物類似，但事實上，它們的組織原理確實相同。生物醫(yī)學研究人員應該對此很感興趣。

斯特勞菲爾德認為，證實脊椎動物的海馬體擁有這一基礎模式，意味著它與無脊椎動物共同起源于6億年前的古老祖先，這個時間稍早于寒武紀生命大爆發(fā)——絕大多數(shù)無脊椎動物在寒武紀的短短幾百萬年中出現(xiàn)。

這也就意味著，在擁有大腦的絕大多數(shù)動物——包括人類，但軟體動物可能例外——中，負責學習與記憶的大腦組織或許源于一個共同的祖先，并趨異進化成各種復雜的中心。

“跨物種動物間的一致性令人稱奇，”斯特勞菲爾德說，“美好到幾乎令人難以置信?！?/p>

下次，當你想拍死一只蒼蠅時，或許會三思而后行。