在 COVID-19 大流行早期,当其他人都在 binge-watching 电视剧和烘焙香蕉面包时,约翰霍普金斯大学的几位研究人员将注意力从医疗危机中转移出来,开始计算果蝇和蚊子的大脑细胞数量。
研究人员 Joshua Raji 和 Christopher Potter 发现这两种动物平均拥有约 200,000 个脑细胞,大部分是神经元,约有 10% 到 15% 是非神经元细胞,如胶质细胞。(胶质细胞是大脑的结缔组织,为神经元提供支持网络,同时它们也具有一些重要的代谢功能)。
与大型动物相比,这个数量的神经元并不算多。人类大约有 860 亿个神经元,而老鼠大约有 120 亿个。但不要太快就断定这些小小的生物是笨蛋。果蝇会感到疼痛,拥有工作记忆,能够预测未来,甚至在行动前会停下来思考(这是并非所有人类都能掌握的技能)。
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果蝇大脑
2023 年,一个国际团队发表了一项研究,绘制了一只果蝇幼虫完整的“连接组”(一个大脑范围内的突触连接图,或者我们可以称之为连接图)。
根据这项研究,他们选择这种特定的动物是因为它体型小,但拥有“相对复杂的大脑”和“丰富的行为表达”。他们发现果蝇幼虫的神经元之间的连接方式相当复杂。它不仅仅是将信息从一个神经元的轴突传递到另一个神经元的树突——这是典型的神经元活动模型——而是近一半的神经元连接涉及轴突到轴突、树突到树突或树突到轴突之间的信息传递。
研究人员还发现,果蝇的神经元并没有像之前假设的那样进行特化。事实上,大多数神经元都是多面手,能够响应不同的感觉线索。当研究人员不仅关注神经元的数量,还关注这些神经元如何相互作用时,这种昆虫的大脑看起来比其体型所显示的要复杂得多。果蝇的大脑可能很小,但它们效率很高。研究人员希望对连接组的理解能够帮助阐明人类大脑的连接方式,因为人类与果蝇共享许多基因。
进化联系
Frank Hirth 是伦敦国王学院的进化神经科学专家。几十年来,他和他的同事们一直在研究神经回路如何在脊椎动物和昆虫中形成和功能。
“苍蝇、螃蟹、老鼠、人类:都会感到饥饿,需要睡眠,并且偏爱舒适的温度,所以我们推测一定存在一个类似的机制来调节这些行为,”Hirth 在一篇关于他工作的2013 年的文章中说道。“尽管这些物种及其大脑在大小和外观上存在差异,但我们惊讶地发现它们的相似之处如此之深。”
Hirth 的持续研究确实支持了这样的观点:尽管昆虫和人类的大脑在结构上非常不同,但它们在控制行为的大脑区域所涉及的遗传机制方面存在许多共同之处。他说,这种令人惊讶的深刻相似性很可能是由于一个共同祖先,这个祖先可能生活在半个十亿年前。
昆虫有意识吗?
这是否意味着昆虫有意识?这是一个更棘手的问题,即使对于我们了解比昆虫更多的动物来说,也很难回答。但这是一个科学家和哲学家们已经在努力解决的问题。我们对果蝇大脑的了解表明,昆虫在很多方面比我们曾经认为的更像我们,而这很可能包括意识。
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