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《自然》子刊:奔跑吧,为了更聪明!科学家发现运动速度越快,学习能力更强
罗纳尔多 2018-06-03
导语

快跑不仅能够锻炼身体减掉肥肉,还能够增强学习能力呢!

编者按:本文转载自奇点网,微信公众号(geekheal_com),e科网经授权转载。

不知道还有多少读者记得奇点糕前一阵儿减肥来着。坚持跑步(和凉拌芹菜)很有用,确实瘦了。然后暂停了一段时间,果然,工作使我变胖……看来要重新宠幸 跑步机了!!

最近看到的一项新研究让奇点糕的跑步热情加倍——快跑不仅能够锻炼身体减掉肥肉,还能够增强学习能力呢!

这项来自葡萄牙学者的研究发现,跑得越快的小鼠学习能力越强!这个现象与小脑内的苔藓纤维有关,不运动直接激活相关神经元也一样能够达到增强学习能力的效果![1]

图:从左至右是本文的四位作者,Tatiana Silva,Catarina Albergara,Dominique Pritchett和通讯作者Megan Carey

这篇《自然神经科学》还真是无意中得来的。研究小组本来是做学习能力与神经可塑性研究的,研究内容是一项经典的条件反射实验。

说起条件反射,我们第一个想到的肯定是巴普洛夫的狗。这项实验则是选择小鼠,用闪光照射之后向小鼠的眼睛喷气,来训练它们在闪光后闭眼。实验鼠被固定住头部放在滚轮上,实验期间是在跑动的[2]

图:是类似这样的一个装置

这个动物模型是出了名的难建,很容易出问题[3]。果不其然,研究者们测得的第一批数据根本没法用——不同个体之间测得的数据差异也太大了,就算单个小鼠几次测得的数据也毫无规律可言,更提不上进一步的分析了。

研究的第一作者Catarina Albergaria回忆说,实验在此受阻,“很长一段时间内毫无进展”。[4]

图:反射学习能力毫无规律(嗯,仔细一看和速度是有关系的)

在某个瞬间,灵感从天而降,研究者们突然意识到实验到底发生了什么问题。实验中的小鼠在滚轮上跑动,速度却是没有控制的!当针对这一点修改实验方案,研究者终于得到了想要的数据,小鼠们在相同速度下跑动时,条件反射的学习曲线是类似的!

更意外的发现是,当研究者提高小鼠的奔跑速度,小鼠的学习能力提升了!这说明增加运动可以增强学习能力,其间大脑内肯定发生了什么!

图:限定了速度之后可以发现,速度差不多的小鼠学习曲线相似

研究者首先怀疑的是,是不是运动增强了小鼠的“五感”,让它们“耳聪目明”,从而有了更强的学习能力呢?但是对小鼠的多感官刺激结果却都是一样的,并没有对学习能力产生影响。这意味着要寻找的关键神经元过程还埋藏在大脑的更深处。

研究者把目光转到了小脑上,小脑可以算是人体的运动中枢了,既然“变聪明”是运动带来的,那么肯定就离不开小脑。

经过排查,研究者认为关键在于小脑的苔藓纤维(mossy faber)上。研究者利用光遗传学技术直接刺激苔藓纤维,发现不需要运动,只要增加苔藓纤维的活性,就可以提高运动相关的学习能力。

研究者认为,小脑在物种之间相对来说还是很保守的,人类大脑中也很可能存在一样的神经回路。不管你信不信,反正没有好点子写不出稿就满地乱转的奇点糕是信了。

严格来说,敲键盘应该也算体力活啊(可能),跑着写稿吗?

参考资料:

[1] https://www.nature.com/articles/s41593-018-0129-x

[2] McCormick, D. A. & Tompson, R. F. Cerebellum: essential involvement in the classically conditioned eyelid response. Science 223, 296–299 (1984).

[3] Koekkoek, S. K. E., Den Ouden, W. L., Perry, G., Highstein, S. M. & De Zeeuw, C. I. Monitoring kinetic and frequency-domain properties of eyelid responses in mice with magnetic distance measurement technique. J.Neurophysiol. 88, 2124–2133 (2002).

[4]https://www.eurekalert.org/pub_releases/2018-04/ccft-rfl041018.php

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作者 罗纳尔多

学生

北京理工大学

活跃作者
  • 爱因斯坦 科研工作者 北京航空航天大学 博士
  • 梅西 本科生 北京工业大学 本科
  • 金陵 本科生 北京大学 本科


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