认识那些设计未来老鼠迷宫的人

究竟是什么构成了一个迷宫?

何舒瀚(Shuhan He)处处都能看到迷宫,并找到了他的第二份工作——制造迷宫。他是一名波士顿急诊科的住院医师,也是一家名为Maze Engineers的初创公司的创始人。该公司为使用小鼠和其他动物进行研究的定制迷宫。

他在攻读医学学位期间进入了这个领域,当时他的神经学实验室的任务是改进实验室里使用的迷宫。“我意识到市面上没有好的迷宫,”他说。于是他开始自己制作。

到目前为止,Maze Engineers 的产品已被用于帮助阐释哺乳动物海马体、与癫痫相关的一种RNA空间记忆以及罕见病等等。而且它们是为各种动物设计的,从小鼠到蜜蜂,甚至还有植物。

小动物们并非实验室里的常客,但在19世纪末,心理学家们开始意识到他们或许可以利用动物来帮助阐明人类的心智。爱德华·桑代克(Edward Thorndike)在19世纪90年代邀请它们加入,他建造了“益智盒”,让饥饿的猫学会如何喂养自己,并认识到“强化”这一概念。然后,心理学学生林纳斯·克莱恩(Linus Kline)和威拉德·斯莫尔(Willard Small)说服了他们的老板,让他们建造复杂的迷宫来测试大鼠回家的能力。

这是迷宫热潮的开始。各种科学家很快意识到他们可以利用迷宫来测试动物的行为和特征,而小鼠和大鼠——它们最喜欢的类比人类的动物——很快就在越来越复杂的迷宫中奔跑。

然而,如今的迷宫不再是我们老式的迷宫。你可能会认为迷宫是迷宫般的结构,但大多数都更简单:T形或Y形,圆形,或者它们的某种变体。它们的基础是用来引起特定反应的结构。

“没有其他方法可以真正衡量大脑,”何舒瀚说。想想肾脏:当它过滤完你的血液后,就会排出尿液。大脑没有产生物理输出。在认知方面,行为才是最重要的——迷宫是测试动物能力以及它们如何应对疾病、药物、损伤或恐惧等情况的便捷方法。因此,心理学家和神经科学家们一直在使用它们。

何舒瀚是迷宫的直言不讳的倡导者。“迷宫在很长一段时间里被忽视了,”他说——在他看来,太久了。“神经科学家们被所有花哨的工具分心了,他们现在才开始意识到这一点。”他正致力于让迷宫重拾昔日荣光,并与寻求更智能方法进行研究的实验室合作。

虽然他经常深入研究迷宫的历史来找到能解决特定研究问题的迷宫,但他也在挑战“什么构成迷宫”甚至“谁来监控它们”的观念。他的自动化迷宫减少或消除了人在这些实验中的参与。它们利用软件和设计消除了例如需要将动物放回迷宫进行另一次实验,或者监测动物在开始下一次实验前需要休息的时间的需要。这消除了迷宫实验的单调性,而单调性可能导致研究疲劳,并让实验室不愿收集尽可能多的数据。更多的实验意味着更多的数据,而更多的数据意味着更严谨的结果。何舒瀚预测,不久之后人工智能将运行大多数迷宫实验。

如果迷宫监控机器人不是你的菜,那么一个不存在的迷宫怎么样?如果你想进行一项针对人类的实验,何舒瀚和他的团队将设计一个虚拟迷宫来帮助你完成。

这些迷宫可以让研究人员将受试者沉浸在一个虚拟世界中,让他们经历经典的动物迷宫的训练,而无需建造庞大的人类尺寸的迷宫环境。也许有一天,通过VR技术使用人类作为受试者的能力可能会让啮齿类动物在迷宫领域不再独占鳌头。不过,目前来说,这仍然是需要一步一步、一次又一次地掌握的过程。

 

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Erin Blakemore

撰稿人

Erin Blakemore是一位来自科罗拉多州博尔德的自由记者。作为一名记者超过15年,她报道过从太平间里的瑜伽老师到冷战时期的考古学,再到COVID-19大流行期间糖尿病病例神秘增加等各种内容。她的科学、健康和历史方面的作品曾出现在《国家地理》、《史密森尼学会杂志》、《大西洋月刊》、《时代》周刊、NPR等刊物上。


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