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一直以來(lái)，科學(xué)家們關(guān)注著一個(gè)話題：其他動(dòng)物之間能否交際溝通？動(dòng)物的社交方式是怎樣的？

已有的研究成果告訴我們，動(dòng)物之間要進(jìn)行通訊聯(lián)系，媒介可以是伴有特殊氣味的信息素、獨(dú)特的行為語(yǔ)言、特定的發(fā)聲方式、強(qiáng)大的感知力等等。

而最近的一項(xiàng)研究表明，科學(xué)家們不僅能發(fā)現(xiàn)小動(dòng)物之間的「社交秘密」，甚至可以用特定技術(shù)手段主動(dòng)控制其實(shí)時(shí)社交行為！

研究團(tuán)隊(duì)用光束建立起了小鼠的社交紐帶，通過(guò)「無(wú)線編程-取消編程」的方式，在小鼠頭骨中嵌入神經(jīng)植入物，植入物的激活/關(guān)閉恰好對(duì)應(yīng)著小鼠社交與否。

2021 年 5 月 10 日，相關(guān)論文發(fā)表于 Nature 子刊 Nature Neuroscience（《自然-神經(jīng)科學(xué)》），題為 Wireless multilateral devices for optogenetic studies of individual and social behaviors（用于個(gè)人和社會(huì)行為的光遺傳學(xué)研究無(wú)線多邊裝置）。

動(dòng)物間的首次實(shí)時(shí)社交控制

為實(shí)現(xiàn)小鼠社交實(shí)時(shí)控制，科學(xué)家們?cè)O(shè)計(jì)了下圖這款厚度僅有半毫米的、小而薄的無(wú)線神器，研究人員將其作為植入物置于小鼠頭骨位置。

據(jù)官方介紹：

設(shè)備利用了近場(chǎng)通信協(xié)議，與智能手機(jī)中用于電子支付的技術(shù)相同，研究人員只需通過(guò)電腦對(duì)光線進(jìn)行實(shí)時(shí)無(wú)線操作。圍繞在動(dòng)物周圍的天線可將能量傳送至無(wú)線設(shè)備，從而消除了對(duì)笨重電池的需求。

具體來(lái)講，植入物與一種尖端有 led 的絲狀微型探針相連，led 將會(huì)與小鼠大腦的中央執(zhí)行區(qū)同步，而這一區(qū)域負(fù)責(zé)反饋大腦獎(jiǎng)賞信息。

這里的“獎(jiǎng)賞”為何物，我們可以通過(guò)人腦進(jìn)行理解——當(dāng)人們作出某一決策后，若被證實(shí)正確且產(chǎn)生了積極結(jié)果，大腦就會(huì)向負(fù)責(zé)決策的區(qū)域發(fā)送“獎(jiǎng)賞”信號(hào)，這將促進(jìn)認(rèn)知能力的提升，并形成良性循環(huán)，這一過(guò)程即「獎(jiǎng)賞效應(yīng)」。此前有研究表明，這一效應(yīng)所處的大腦區(qū)域有特殊神經(jīng)元釋放神經(jīng)遞質(zhì)多巴胺，它會(huì)讓人們產(chǎn)生積極情緒。

正是上述同步機(jī)制激活了小鼠之間的聯(lián)系。

同樣的道理，如果要減少兩只小鼠的社交活動(dòng)，只需切斷上述同步機(jī)制。

具體的實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)兩只小鼠在封閉環(huán)境中彼此靠近時(shí)，研究人員可以無(wú)線同步，激活大腦區(qū)域中與高級(jí)執(zhí)行功能相關(guān)的一組神經(jīng)元，使得小鼠交流的頻率和持續(xù)時(shí)間增加；而這對(duì)小鼠的互動(dòng)則可通過(guò)去同步化刺激迅速減少。

實(shí)驗(yàn)原理看似簡(jiǎn)單，其實(shí)有著重要的意義。

人腦是一個(gè)由近 1000 億個(gè)交織在一起的神經(jīng)元組成的系統(tǒng)，要探測(cè)單個(gè)或一組神經(jīng)元都是極其困難的。2005 年前后，研究團(tuán)隊(duì)在引入的動(dòng)物模型中，通過(guò)光遺傳學(xué)提供了對(duì)特定的、以基因?yàn)槟繕?biāo)的神經(jīng)元的控制，以便研究它們的連通性或神經(jīng)遞質(zhì)釋放。