2020-12-24 10:05 來源：澎湃新聞·澎湃號·政務
為了在冬天多吃、少消耗，這些小傢伙們竟然能夠讓大腦「熱脹冷縮」，有些腦區甚至會大量減少腦細胞，以節省能量！
它們只有人的拇指那麼長，平均體重僅2克左右，比半茶匙食鹽還輕，但和我們一樣，它們也是哺乳動物。這就是陸地上最小的哺乳動物，小臭鼩（Suncus etruscus）。
▲小臭鼩與手的對比（圖片來源：https://commons.m.wikimedia.org/wiki/File:Suncus_etruscus.jpg#mw-jump-to-license；CC-BY-SA-3.0）
小型哺乳動物的代謝率很高，為了獲得生存所必需的能量，小臭鼩每天必須吃很多東西——重量達到自身體重的8倍。到了冬天，散熱很快的小臭鼩沒法冬眠，還是需要不停進食。
而令科學家們驚訝的是，為了在冬天多吃、少消耗，這些小傢伙們竟然能夠讓大腦「熱脹冷縮」，有些腦區甚至會大量減少腦細胞，以節省能量！
來自中國科學院深圳先進技術研究院和德國柏林洪堡大學（Humboldt University of Berlin）、以色列魏茲曼科學研究院（Weizmann Institute of Science）的科學家們展開合作，對小臭鼩的大腦進行了一年四季的長期追蹤和詳細分析，他們的新發現最近發表在《美國國家科學院院刊》（PNAS）上。
研究人員首先用核磁共振（MRI）掃描了10隻小臭鼩的大腦，發現其體積到了秋冬季節會明顯縮小，尤其是位於大腦外層的皮質（cortex），在冬天持續收縮，厚度比夏天時減少了近10%。
▲在不同季節對小臭鼩進行腦成像的結果顯示，大腦皮質發生了季節性的大小變化（圖片來源：參考資料[1]）
更令他們意外的是，這種「熱脹冷縮」並非整個大腦一起變化，似乎還局限於特定的區域。小臭鼩的大腦皮質也是哺乳動物中最小的，平均厚度僅500微米，儘管如此，研究人員利用多種細胞染色方法觀察到，它們的大腦皮質和我們一樣，有明顯的分層結構。
研究人員把大腦縮小的區域精確定位到了體感皮層第4層。這是小臭鼩能量需求最旺盛的一個腦區。因為它們視力很差，主要利用鬍鬚的觸覺來定位獵物，而鬍鬚的觸覺信息首先就是傳遞到體感皮層第4層。這一層的厚度在冬天減少了足有28%，其中的神經細胞數量大幅度減少，因此可以大大降低能量消耗。
▲體感皮層第4層的厚度在冬季明顯變薄，其中的神經元數量顯著減少
那麼，大腦的這種結構變化對小臭鼩的捕食會產生什麼影響？進一步分析中，研究人員把這個腦區的神經細胞分成了三類：根據它們對鬍鬚觸覺信號的反應，分為被信號激活的，被抑制的，以及不受影響的。
他們發現，其中抑制型的神經細胞在不同季節的活動有明顯變化，春夏季時的活性比秋冬季高了2、3倍。不僅說明這些腦細胞在冬天幫助動物節省了能量，同時，抑制信號的減少意味著，秋冬季小臭鼩的體感皮層更容易被鬍鬚的觸覺刺激激活。
研究人員分析，這種變化可以幫助小臭鼩適應不同季節的食物供應。具體來說，夏天食物豐富，通過精細敏感的觸覺，它們可以挑喜愛的食物；而到了食物匱乏的冬天，體感皮層檢測觸覺信號的閾值降低，可以促進小臭鼩「飢不擇食」。
圖片來源：123RF
不過，更令科學家們感到好奇的是，這些腦細胞不僅到了冬天大量減少，似乎還會在夏天又長回來。到了隔年夏天，研究人員測量發現，它們的體感皮層厚度增加了29%，其中神經元的數量比冬天時增加了42%。
研究人員表示，神經元的數量是怎麼恢復的，將是未來有待研究的重要問題。「它們是新生的神經元，還是由其他類型的細胞轉變而來，現在並不清楚。」研究作者Saikat Ray博士表示。
「成體神經發生（neurogenesis）是非常罕見的，就算有，數量也很少。據我們所知，成年哺乳動物的神經發生只限於海馬體（和嗅球）。」德國馬普研究所的科學家 Dina Dechmann評論說，「如果有人發現，在哺乳動物的大腦皮層中，神經元的數量可以增加，發生巨大的變化，那將是另一個的爆炸性發現。」
特別聲明
本文為澎湃號作者或機構在澎湃新聞上傳並發布，僅代表該作者或機構觀點，不代表澎湃新聞的觀點或立場，澎湃新聞僅提供信息發布平臺。申請澎湃號請用電腦訪問http://renzheng.thepaper.cn。
評論（）