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大脑如何补偿感觉丧失并指出其早期进化根源

人类大脑具有通过增强剩余功能感官来应对感觉丧失的非凡能力。通过大脑中被称为跨模式可塑性的补偿机制,一些感官在其他感官输入丧失后会得到增强,例如盲人的听力得到改善。

到目前为止,这种机制已经在人类和其他哺乳动物中进行了研究,假设它是由数十亿个细胞组成的复杂大脑的功能,例如人类。现在,由耶路撒冷希伯来大学的研究人员领导的一项新的国际研究表明,大脑的补偿机制是一个基本特征,也存在于不太复杂的神经系统中。该研究还揭示了该机制通过感觉间信号系统在大脑中发挥作用的方式。

这项研究发表在《PLOS Biology》杂志上,由希伯来大学医学院以色列-加拿大医学研究所 (IMRIC) 与英国剑桥 MRC 分子生物学实验室合作进行;以及位于美国西雅图的 Fred Hutchinson 癌症研究中心。

“大脑最令人着迷的功能之一是补偿感觉输入损失的能力。我们可以从一个相对简单的神经系统如何能够锻炼如此复杂的大脑功能中学到很多东西。在这项研究中,我们揭示了这样的补偿机制所需的神经复杂性的上限,使我们能够更轻松地检查和理解它是如何工作的,从分子水平一直到行为水平。”他在希伯来大学医学神经生物学系工作期间进行了这项研究。

为了更好地了解跨模式可塑性如何发挥作用,研究小组检查了一种神经系统比人类简单得多的生物体——线虫。它长一毫米,以细菌为食,其神经系统只有302个神经元(而人脑有1000亿个)。

研究人员研究了触觉丧失与嗅觉可能增强之间的关系。为了做到这一点,他们专注于具有基因突变的蠕虫,这种突变消除了它们的触觉。

他们发现,无法感知身体触摸的线虫突变体表现出改善的嗅觉。他们能够将感觉性能的变化精确定位为嗅觉回路中特定突触强度的变化。

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