蟑螂、苍蝇与你的深层关系( 三 )


不过 , 只要苍蝇处于警觉状态 , 正在注意某个东西 , 那三个区域的神经元就会开始合唱 , 汇合成频率一致的脑电波模式 。 这种模式代表着苍蝇正在注意某一特定物品 。 当注意力转向另一个物品时 , 脑电波就会改变 。
范·斯温德伦可以探测到这种合唱 , 他小心翼翼地设计了这一带有微型IMAX电影院的实验 , 确定苍蝇将关注什么 。 这是个关于注意力的美妙比喻:每个神经元都在唱同一首歌——一首正方形之歌 。
范·斯温德伦说:“注意力是一种全脑现象 。 一个物体不只传递视觉信息或嗅觉信息 。 我们使用多种信息来指认一个物体 。 为什么苍蝇的(注意力)机制不能用记忆连续性来解释呢?于我而言 , 这和所谓的意识之间只差一丁点儿距离 。 ”
苍蝇和人类的记忆之间的差别 , 可能只是程度问题 。 人类可以存储的记忆多得多 , 因此能维持更为复杂的、关于过去和现在的个人叙事 。 不过 , 范·斯温德伦相信“苍蝇和人类的记忆机制可能是相同的” 。 尽管还没有相关证据 , 但最终的指向可能是意识 。
加州理工学院的科赫说:“意识产生的条件 , 可能是包含大量反馈的复杂系统 。 昆虫已具备这一条件 。 你如果观察过磨菇体 , 就会发现它们是高度并行的 , 且存在反馈 。 ”
神经化学物质的相关发现已经确认 , 人类和昆虫至少在大脑基础处理方式上存在相似之处 。 范·斯温德伦和神经科学研究所的另一神经科学家罗济·安德雷蒂(RoziAndreti)发现 , 因突变导致只能分泌极少量神经递质多巴胺的苍蝇不具备正常的专注反应 。 给其喂食苯丙胺类物质(和治疗多动症药物相关的一种化学物质)后 , 能够缓解多巴胺不足 , 帮助苍蝇集中注意力 。 但如果给正常苍蝇喂食该药物 , 它们会无法集中注意力 。
安德雷蒂告诉我:“脊椎动物和苍蝇的此种机制相似 。 人也需要适当浓度的多巴胺 , 如果浓度过高或过低 , 都会造成注意力问题 。 ”同时 , 不管是人还是苍蝇 , 分泌多巴胺的细胞还可能帮助协调与注意力相关的远部脑区 。
当你认为动物王国的神经元极为相似之时 , 似乎一切都说得通了 。 施特劳斯菲尔德说:“脊椎动物和无脊椎动物都有相同的生命原材料 , 那么肯定也有办法整合这些原材料(成为大脑) 。 要建造一个像海马那样能识别地点的中枢脑区 , 也许只存在一种方法将那些奇妙的神经元联系在一起——独立演化数次后的成果 , 就像翅膀在古老祖先身上的演化之路一样 。 ”
更惊人的可能性是 , 在生命的长河中 , 大脑可能只进化了一次 。 像蟑螂和人类这般的远亲都从同一祖先上继承了基础蓝图 , 这一祖先就是Urbilateria——所有两侧对称动物的最近祖先 。 目前我们还没有发现这种生物的化石 , 不过 , 根据估测DNA序列分化成苍蝇和老鼠所需的时间 , 基因学家推测出Urbilateria存在于6亿至10亿年前 。
通过类比如今的海洋无脊椎动物 , 有的科学家认为Urbilateria的成体潜伏在海底 , 幼体则漂浮于海洋中 , 和许多现生海洋动物的幼虫一样具备简单的眼睛 。
蟑螂、苍蝇与你的深层关系
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研究Urbilateria大脑的想法来源于现生动物的胚胎发育研究 。 德特列夫·阿伦特(DetlevArendt)是进化生物学家 , 在位于德国海德堡的欧洲分子生物学实验室工作 。 他在老鼠和果蝇的胚胎中都发现 , 参与形成脑和脊髓的细胞分成三层 。 至少 , 果蝇和老鼠共享某些掌控细胞层形成的基因 。 阿伦特说:“这种规律非常明晰 , 很显然 , 最近的共同祖先一定也有这几层细胞 。 ”
巴塞尔大学的海因里希·赖克特已经发现了另一种惊人的相似性 。 在胚胎发育过程中 , 果蝇和老鼠(以及人类)的某种相似基因会触发脑部形成前、中、后三部分 。 缺乏该基因的老鼠胚胎将出现严重的脑部畸形 。 将果蝇的这一基因嵌入这些异常老鼠 , 可以纠正大部分异常 。 赖克特说:“这显示了果蝇、鱼、老鼠和人类大脑的深层联系 , 光看一些浅层解剖学特征肯定是无法发现这点的 。 ”
当然 , 这些基因是在胚胎还相当原始的时候发挥作用的 。 因此 , Urbilateria也可能拥有这些基因 , 也可能几乎没有大脑 。 最后的答案还有待科学家确认 , 并比较更多的昆虫和哺乳动物基因 。 引起特别关注的 , 是那些参与形成复杂结构的、具有相似作用的脑区 , 比如磨菇体和海马 。
施特劳斯菲尔德说:“最关键的问题是 , 参与形成这些结构的基因是否为老鼠和果蝇共享 。 如果是真的 , 那太令人兴奋了 。 ”