植入大脑的指南针让失明的老鼠能够导航迷宫

为仿生人铺平道路

有些动物——比如鸽子——天生就带有指南针。而另一些动物,似乎可以后天安装。日本的研究人员已经成功地将数字指南针(就像你智能手机里的那个)连接到了失明老鼠的大脑中。这些老鼠学会了使用指南针在迷宫中寻找食物,其能力几乎与可见的老鼠相当。

视觉对于培养对身体在周围环境中位置的感知至关重要。没有视觉,盲人很难学会如何在新的空间中找到方向。神经科学家 Yuji Ikegaya 和药理学家 Hiroaki Norimoto 想知道地磁信号是否能弥补失去的视力。于是,他们缝合了11只老鼠的眼睛,并使用微电极将微小的数字指南针插入它们大脑的视觉皮层。当老鼠的头部指向北方和南方时,电极会向老鼠的神经元发送电脉冲。然后,科学家们将这些仿生老鼠放入迷宫中。

迷宫呈T字形。老鼠被放入T字形的长分支,而美味的食物总是放在朝东的分支——因此,根据迷宫的旋转,老鼠有时需要向左转才能找到食物,有时需要向右转。可见的老鼠可以利用迷宫周围房间里的标记来确定哪个方向是东。起初,它们选择正确分支的几率只有50%——基本上是靠运气——但在5到7天内,它们首次尝试就选择正确的几率达到了80%到90%。

没有数字植入物的失明老鼠,选择正确分支的几率从未超过50%。

相比之下,仿生老鼠在迷宫中的表现几乎与可见老鼠一样好。在第四天的训练后,仿生老鼠选择正确分支的几率达到了82%,到第九天,它们的成功率接近90%。

当研究人员将老鼠放入一个更复杂的、有五个分支的迷宫时,结果依然如此。即使在研究人员关闭数字指南针的信号后,仿生老鼠仍然能够找到方向,这表明它们已经利用指南针形成了某种迷宫的心理地图。

研究人员表示,类似的神经假体有一天也可以帮助盲人更好地认识世界。它们还可以扩展可见人类的感官,让我们能够看到紫外线辐射、红外线等等。

“也许你还没有充分利用你的大脑,”Ikegaya 在新闻发布会上说。“限制并非源于你缺乏努力,而是源于你身体的感官器官不佳。真实的感觉世界一定比你目前所体验到的要‘丰富’得多。”

 

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