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鏡像神經元: 自我的反射鏡

happichou
・2011/04/22 ・1135字 ・閱讀時間約 2 分鐘

話說18年前,有個義大利的腦神經學家,有個很長的名字,Giacomo Rizzolatti(簡稱:GR),和他的研究生一起研究小猴腦部的運作,當小猴伸出手拿東西的時候,腦部的premotor cortex就會運作,因為premotor cortex負責計劃和行動。

在一次試驗中,研究生在小猴面前吃冰淇淋,意外發現小猴腦部 “鏡像神經元” 的存在: 小猴看著研究生吃冰淇淋,身體雖然沒有任何動作,但是腦中的premotor cortex卻開始運作,好似他是吃冰淇淋的人。

神奇的 “鏡像神經元” 也在你我的腦內,就像是鏡子一樣,可以透過觀看別人的行為,在我們腦內引發一連串反應,好似我們自己親身在做這些動作,在往後的追蹤試驗也發現,聲音也可以啟動我們的鏡像神經元,例如: 當我們聽到撕紙的聲音,腦部就會開始運作,好像我們本身在進行撕紙的動作。

鏡像神經元的存在引起了腦部神經學家廣泛的討論和許多更深入的試驗,有個實驗就發現自閉症的患者,在觀看別人行為的時候,他們的premotor cortex比一般人的反應還不活躍,因為自閉症病人主要的特徵就是無法了解他人的行為,進而和他人互動。

最近一個更極端的一個研究更發現,患有運動神經失智,且鏡像神經元部份受傷的患者,無法辨識他人的手勢,例如:他們無法辨別那個伸手搭便車的手勢才是正確的。

繼先前的試驗,科學家 GR 將實驗場景改變,在小猴前面增加了一道矮牆,往後小猴想要拿到眼前的任何東西,不再伸手可得,而是必須費點力,跳過矮牆才能得到。這時候,先前的演員又出現,在小猴面前:(1) 伸手拿自己拿得到的東西,和 (2) 伸手拿自己拿不到的東西。結果不論是動作 (1) 還是 (2),小猴腦部的鏡像神經元都呈現 (2) 的反應。

你問:為什麼?
正解:因為演員沒有跳。
你怒:這是腦筋急轉彎?
詳解:不,因為對於小猴來說,面前有個矮牆,要完成動作 (2) (1) -感謝網友Kotaro Ho的銳眼糾錯-,成功拿到東西,小猴認為演員必須和自己一樣,要先跳過矮牆…。

透過更多研究,科學家發現其是鏡像神經元並不是一個細胞,而是我們腦部的一個反射動作,透過觀看別人的行為,我們會在自己的腦海反射自己進行一樣行為的腦部運動,所以一個腦神經研究生就在他的部落格建議: 要運動?看體育節目!研究證實,觀看體育節目會讓腦部產生激烈的活動反應,好似我們也參加了競賽,跟著比賽的選手一起大汗淋漓的廝殺。

曾經很沉迷於某種運動的練習嗎?教練一定也建議過你觀看他人的表現,靜悄悄的,鏡像神經元在腦海助你進行了一場不流汗的練習。

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殭屍真菌的心智操控術!被附身的螞蟻變成「孢子釋放機」——《真菌微宇宙》

azothbooks_96
・2021/09/25 ・1691字 ・閱讀時間約 3 分鐘
  • 作者 / 梅林.謝德瑞克
  • 譯者 / 周沛郁

最多產、最能有創意地操控動物行為的,是一群住在昆蟲體內的真菌。這些「殭屍真菌」改變寄主行為的方式,得到明確的好處──真菌綁架一隻昆蟲,就能散播孢子,完成自己的生命週期。

研究最透徹的殭屍真菌是偏側蛇蟲草菌(Ophiocordyceps unilateralis),這種真菌的一生都繞著巨山蟻(carpenter ant)打轉。巨山蟻受真菌感染之後,會失去自己怕高的本能,拋下相對安全的巢,爬上最近的植物──這症狀稱為「登頂症」(summit disease)。在適當的時候,真菌會迫使巨山蟻用大顎鉗住那株植物、「死命一咬」,菌絲體從巨山蟻腳上長出來,把巨山蟻固定在植物表面。真菌接著消化巨山蟻的身體,從巨山蟻頭上發出菇柄,孢子撒向經過下方的巨山蟻身上。如果孢子錯失了目標,就會產生次生的黏性孢子,在作為引線的細絲上向外延伸。

受到蛇形蟲草(zombie fungus)感染的巨山蟻。圖/AntWiki by João P. M. Araújo

殭屍真菌極為精準地控制它們寄主昆蟲的行為。蛇形蟲草(Ophiocordyceps)會強迫螞蟻去溫度、溼度剛好的區域死命一咬,讓真菌結實──就在森林離地二十五公分高的地方。真菌利用太陽的方向來引導螞蟻,在中午時分同步感染螞蟻。螞蟻不會咬進葉背的任何老位置。百分之九十八的情況下,螞蟻會咬住主脈。

殭屍真菌如何控制寄主昆蟲的心智,一直令研究者大惑不解。二○一七年,真菌操控行為的一位頂尖專家大衛.休斯(David Hughes)帶領的一支團隊,在實驗室裡用蛇形蟲草感染了螞蟻。研究者在螞蟻死命一咬的那一刻,把螞蟻的身體保存起來,切成薄片,重建真菌住在螞蟻組織中的三維圖像。他們發現真菌變成螞蟻體內的一個假體器官,占據螞蟻身體的程度令人不安。受感染的螞蟻生物量之中,高達百分之四十是真菌。菌絲從頭到腳蜿蜒鑽過螞蟻的體腔,纏住螞蟻的肌纖維,透過互連的菌絲體網絡來協調螞蟻活動。然而,螞蟻的腦中居然沒有菌絲。休斯和他的團隊完全沒料到這情況。他們預期螞蟻的腦部會有真菌,才能那麼精細地控制螞蟻的行為。

結果真菌似乎是採用藥理學的方式。研究者懷疑,真菌雖然沒有實際存在於螞蟻腦部,但還是靠分泌化學物質,影響螞蟻的肌肉和中央神經系統,進而操控螞蟻的行動。但究竟是哪些化學物質,還不清楚。也不知道真菌能不能切斷螞蟻腦部和身體的連結,直接協調螞蟻的肌肉收縮。不過,蛇形蟲草和麥角菌是近親,瑞士化學家艾伯特.赫夫曼(Albert Hofmann)最初正是從麥角菌分離出用於製造 LSD 的化學物質,繼而做出一類化學物質,LSD 正是衍生物──這類化學物質稱為「麥角鹼」。在感染的螞蟻體內,負責產生這些生物鹼的蛇形蟲草基因組啟動了,表示這些基因組在操控螞蟻行為的過程中,可能扮演了某種角色。

雀麥上的麥角菌。圖/WIKIPEDIA by Claude De Brauer

不論這些真菌是怎麼辦到的,它們的干預以人類的任何標準來看,都十分驚人。經過幾十年的研究,投入數十億美元的經費,用藥物調控人類行為的能力還完全無法微調。比方說,抗精神疾病藥物無法針對特定的行為,其實只有鎮定效果。相較之下,蛇形蟲草百分之九十八的成功率,不只是讓螞蟻向上爬或是死命一咬(這百分之百會發生),而是咬到葉片特定的部位,並且是對真菌最理想的環境。不過公平起見,蛇形蟲草和許多殭屍真菌一樣,其實有很長的時間可以微調它們的做法。受感染的螞蟻行為有跡可循。螞蟻的死命一咬在葉脈上留下明顯的疤痕,依據化石化的疤痕,這種行為的起源可以追溯到距今四千八百萬年前的始新世(Eocene)。真菌很大部分的時間都在操控動物心智,可能自己也有心智。

——本文摘自《真菌微宇宙:看生態煉金師如何驅動世界、推展生命,連結地球萬物》,2021 年 8 月,果力文化

azothbooks_96
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