科學家最新研究發現小臭鼩通過控制大腦「熱脹冷縮」來度過寒冷、食物匱乏的秋冬季節。
小臭鼩是什麼動物
小臭鼩是最小的陸生哺乳動物,其平均體重約為2克(和一張撲克牌差不多重),身長和人的拇指差不多。它們主要分布在歐亞大陸北緯10度到40度的亞熱帶和溫帶地區。
它們的視力不太發達,捕食主要依賴觸覺,通過對觸覺高度靈敏的鬍鬚來定位獵物。不過這並不影響它們「可怕」的捕獵能力,研究發現小臭鼩從碰觸獵物到咬死獵物,僅僅需要幾百毫秒(秒殺)。
為什麼要讓大腦「熱脹冷縮」
因為是哺乳動物代謝率高,而且身形嬌小又存不下太多的能量。為了適應生存環境,它們就進化出了一套適合自己的生存機制:儘量多進食食物(它每天要進食的食物重量高達自己體重的八倍),春夏季節日間休眠,秋冬季節減少部分腦區的腦細胞(20%)以減少能量消耗。
沒錯,就是減少腦細胞,不過到了春夏季節還會重新長出來。為什麼要減少腦細胞?大腦是代謝最旺盛也是可塑性最高的器官之一,改變腦部功能結構來適應生活環境才能得以生存。當然除了腦細胞之外,它們還會減少能量代謝需求旺盛的皮層亞層來降低能耗。
對它的研究
為了研究小臭鼩的腦部變化,科學家對10隻小臭鼩的大腦進行了一年四季的長期追蹤和詳細分析。用到了核磁共振、在體雙光子鈣成像、原位雜交等技術,結果發現到了秋冬季它們的大腦皮層區域明顯減少,厚度比夏天時減少了近10%。
然後研究人員把目光放到了體感皮層第4層,這是小臭鼩能量需求最旺盛的一個腦區。之前說了它用鬍鬚定位捕獵食物,而這個體感皮層就是用來接收觸感信息幫助捕獵的。結果發現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。
那秋冬的腦細胞減少對小臭鼩有什麼影響?研究人員發現鬍鬚體感皮層中的抑制性的神經細胞活性發生了變化,春夏季時的活性比秋冬季高了2、3倍。也就是秋冬季節小臭鼩的鬍鬚觸感更不受抑制,它的捕食能力增強。而且在食物匱乏的冬季,它們尋找食物會達到飢不擇食的地步。
而到了夏天,那些減少的神經元和腦細胞又會重新長出來。這是一個神奇的變化,研究人員稱對此研究有望取得重大突破。研究成果發表在《美國國家科學院院刊》雜誌上。