跑步能夠幫助因早期感官剝奪而導(dǎo)致失明的小鼠恢復(fù)視力。該研究同時(shí)展示了大腦有能力通過重塑自身來對(duì)經(jīng)歷做出反應(yīng)——即可塑性,神經(jīng)科學(xué)家們認(rèn)為這正是學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。
50多年前,神經(jīng)生理學(xué)家DavidHubel和TorstenWiesel解開了眼睛到大腦傳送信息的秘密。他們同時(shí)也給我們展示了,只有在早期從雙眼輸入信息,視覺皮層才能發(fā)育正常。如果一只眼睛在“關(guān)鍵時(shí)期”被剝奪了視力的話,則會(huì)發(fā)展成弱視(一種幾乎失明的狀態(tài))。出生的時(shí)候如果患有眼簾下垂、白內(nèi)障或者其他沒有及時(shí)改正的疾病,則會(huì)出現(xiàn)上述情況。即使在成年后睜開眼睛,視力的恢復(fù)也會(huì)很慢或者不完整。
2010年,加州大學(xué)舊金山分校的神經(jīng)科學(xué)家ChristopherNiell和MichaelStryker給我們展示了跑步可以讓小鼠視覺皮層神經(jīng)元對(duì)視覺刺激的反應(yīng)速度增加超過一倍。Stryker稱在快速奔跑中,密切注意環(huán)境的動(dòng)向更重要,也更消耗能量;而靜息狀態(tài)下的需求沒有那么高,因此反應(yīng)程度會(huì)降低,但節(jié)省能量。“當(dāng)你快速移動(dòng)的時(shí)候,視覺系統(tǒng)處于一個(gè)高增益狀態(tài),因?yàn)檠劬δ芨嬖V你遠(yuǎn)處事物的信息,而觸覺則只能讓你了解近處的東西,”Stryker說。
人們通常認(rèn)為活動(dòng)能刺激可塑性,因此Stryker和他在加州大學(xué)舊金山分校的同事MegumiKaneko想實(shí)驗(yàn)跑步能否影響視覺皮層的可塑性。在視力發(fā)育的關(guān)鍵時(shí)期,他們縫合了小鼠的一只眼睛,這樣導(dǎo)致了小鼠弱視。然后他們讓小鼠的眼睛重新睜開,給它們分成兩組。在三個(gè)星期的時(shí)間里,每天四個(gè)小時(shí)在跑步機(jī)上運(yùn)動(dòng),其中一組小鼠暴露在“嘈雜的”圖像模式中。該視覺模式用于激活小鼠幾乎所有初級(jí)視覺皮層細(xì)胞。研究人員用一種類似磁共振的內(nèi)源信號(hào)成像的方法來記錄下小鼠的腦部活動(dòng)。
在一星期后,這些小鼠曾經(jīng)縫合的眼睛那一部分的視覺皮層表現(xiàn)出更好的敏感性。兩個(gè)星期后,敏感性已經(jīng)比得上那些未被剝奪視力的普通小鼠了。另外一個(gè)對(duì)照組,則關(guān)在一個(gè)籠子里,未經(jīng)施加視覺刺激,它們?cè)?jīng)封縫合的眼睛反應(yīng)更加緩慢,并且永遠(yuǎn)不能達(dá)到正常的反應(yīng)程度了。
進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)揭示了只跑步或者只視覺刺激并不能有這樣的效果。而視力也僅僅是對(duì)特定的刺激有所恢復(fù)。康復(fù)訓(xùn)練中觀看“嘈雜”圖像模式中的小鼠對(duì)移動(dòng)條紋的反應(yīng)并沒有顯著改善,反之亦然。該結(jié)果表明只有視覺回路在跑步恢復(fù)的過程中被激活了。
“這說明我們觀察到的現(xiàn)象很可靠。”加州大學(xué)圣地亞哥分校的神經(jīng)生物學(xué)家,MassimoScanziani稱。“結(jié)論很明確而且有高度重復(fù)性,這對(duì)于進(jìn)一步現(xiàn)象研究背后的機(jī)制是很理想的。”
Stryker和他的同事目前還不知道他們的發(fā)現(xiàn)對(duì)人類有沒有作用,但是他們會(huì)繼續(xù)研究的。
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