《Nature》 子刊：小鼠跑得越快学习能力越强

近日，《Nature Neuroscience》上发表了一项很有意思的研究：来自葡萄牙的一支团队发现，小鼠跑得越快，它们的学习能力也就越强。研究人员相信，两者之间不仅具有相关性，而且还有着因果关系！

▲参与该研究的主要成员，从左到右：Tatiana Silva，Catarina Albergaria，Dominique Pritchett，以及 Megan Carey（图片来源：Paco Romero）

有趣的是，这项研究纯属无心插柳的结果。“我们最初只是想把脑细胞的可塑性与学习能力联系起来。”该研究的第一作者、正在攻读博士学位的 Catarina Albergaria 说道。

在一开始的研究里，研究人员们让小鼠在跑步机上进行奔跑，然后测试它们的条件反射学习能力。说到条件反射，大家想必都不会陌生——在经典的条件反射实验中，巴甫洛夫让狗一听到铃声，就会流口水。在这项研究里，研究人员们想做的也是类似的工作：他们先让小鼠看到闪光，随即用空气吹小鼠的眼球，让它们闭上眼睛。通过这样的实验，研究人员们期待小鼠能养成看到光就闭眼睛的反射。

▲研究人员期待奔跑中的小鼠能学会新的反射（图片来源：Gil Costa）

但实验取得的数据却让研究人员们感到困惑无比：在不同的小鼠间，乃至同一只小鼠的不同实验，数据都没有统一的趋势。他们看不到任何学习的迹象。用研究人员们的话说，看起来就像是有什么“干扰噪音”影响了实验结果。“实验失败了很久。”人们回忆道。

是什么带来了这些噪音呢？在偶然的机会下，研究人员们爆发出了灵感——研究使用的小鼠带有特定的突变，而这些突变会影响到它们的运动能力。这是否是问题的答案呢？于是，他们进一步统计了不同小鼠的奔跑速度，并与条件反射的学习能力进行比较。简单的一步处理，瞬间让数据变得合理起来！原来，学习能力还与奔跑速度有关。

这仅仅是碰巧相关，还是有着内部的因果联系？为了回答这个问题，研究人员们又进一步提高了这些小鼠的奔跑速度。实验发现，在相同的高速奔跑下，不同小鼠的学习曲线较为接近，学习能力也都有提升。“这是非常让人惊讶的结果。”该研究的负责人 Megan Carey 教授说道。

▲奔跑的速度越快（紫色 > 蓝色 > 青色），小鼠条件反射所需的时间就越短（图片来源：《Nature Neuroscience》）

“对奔跑速度进行外部强加的变化，足以调节学习能力”，“这个发现提供了因果性上的证据，表明增加运动能增强学习。”研究人员们在论文中这样写道。

这背后有怎样的机理呢？科学家们发现，奔跑带来的学习能力提升可能与小脑有关。利用光遗传学的方法，他们直接对小脑进行刺激，并发现只要能增强小脑中一类叫做 mossy 纤维的轴突活性，就可以增强学习能力。

▲跑步也许有助于提高人的学习能力（图片来源：Pixabay）

这一结果能在人类身上重复吗？目前我们还不知道答案。但我们知道，小脑结构在多种物种里都相当保守，也有一些常见的共有环路。因此研究人员们猜测，这一现象可能也适用于人类。事实上，在苦思冥想时，不少人都喜欢站起身来，来回踱步寻找灵感，这也许是人类也存在类似机制的一个简略佐证。

不过研究人员们也指出，在小鼠里，通过快速奔跑获得的学习能力，也需要运动来进行维持。如果学完就不运动，其表现就会大打折扣。这或许是“生命在于运动”的另一种解读。为了我们的大脑健康，看来我们还需要多运动运动才是。

参考资料：

[1] Locomotor activity modulates associative learning in mouse cerebellum

[2] Run faster, learn better

文章来源：生物360