《细胞》：励志了！原来放弃努力也是一种“智慧”……

▎学术经纬/报道

顶尖学术期刊《细胞》最新上线的论文中，一项重磅研究探索了生命中的一个重要议题：放弃。

面对目标，屡战屡败，某一刻突然放弃努力。这是生活的智慧，还是对命运的妥协？神经科学家说，我们来看看大脑中发生了什么。

霍华德休斯医学研究所（HHMI）Janelia研究校区的Misha Ahrens博士、穆宇博士及其同事挑战了这个少有人涉足的课题。

▲该研究的两位通讯作者穆宇博士（左）和Misha Ahrens博士（图片来源：穆宇博士提供）

由于过去没有相关研究提示大脑里哪个区域负责“放弃”，为了实现对全脑范围的监测，他们选择了一种小鱼作为观察对象。幼年斑马鱼的脑部完全透明，神经科学家利用近年开发的光学成像技术“光片成像”，可以快速准确地监测全部脑细胞的活动。

研究团队给一天到晚游泳的鱼定制了一套虚拟现实（VR）设备，让它们在虚拟世界里游泳。一开始，人为设置的视觉信号让小鱼在甩动尾巴时看到周遭世界不断后退，体验到划水向前的成功。接着，视觉信号改变，对小鱼来说，无论如何奋力，似乎都原地停留，甚至还在向后漂流。

 ▲实验装置示意图（图片来源：Ahrens Lab/Janelia Research Campus）

小鱼试图更用力地向前游，依然没有“前进”。

努力坚持了几秒到几十秒后，连连受挫的鱼突然自暴自弃，不游了……

“看到这个改变我们很诧异，”主要作者穆宇博士介绍，因为对于斑马鱼来说，“游泳是一种本能行为，特别是这种由感觉刺激驱动的游泳，所有人都认为这是理所当然的刻板行为。甚至死鱼都会继续游——过去有实验显示，光是水流和躯体构造都会让鱼溯流而上。死鱼尚且‘奋进’，它居然能主动放弃了？”

▲利用VR控制鱼游泳的“成功”和“失败”，使鱼从“坚持”到“放弃”（图片来源：《细胞》）

借助全脑成像，研究团队想要找出是哪些神经元让苦苦坚持的小鱼做出了放弃的决定。然而，观察放弃前和放弃时的信号变化，得到的结果更令他们意外。

每次“放弃”时，最明显的信号并不是来自神经元，却出现在一组胶质细胞中。

之所以意外是因为，直到大约20年前，科学家们还普遍认为胶质细胞的作用很简单，仅仅是为神经元提供支持、营养、绝缘作用。用穆宇博士的话说，神经细胞才是众所周知的“精英”，感觉信息加工、行动发起，种种光鲜的工作都是神经细胞介导；相反，胶质细胞一直像脑中的“杂役”。

但是，研究者在鱼脑延髓侧部，发现一组被称为放射状星形胶质（radial astrocyte）的胶质细胞，在鱼快要放弃时悄悄开始兴奋。当小鱼最终放弃努力时，这群细胞的兴奋性达到巅峰，并维持在较高水平。

▲观看全脑成像的神经元信号变化和放射状星形胶质信号变化（视频来源：《细胞》）

为确认这些胶质细胞起的作用，研究人员用激光把这部分细胞杀死，发现小鱼会在“徒劳”的游泳中坚持得更久；反过来，如果直接激活它们，小鱼会更轻易地放弃。

那为什么胶质细胞会触发“弃疗”？进一步通过全脑分析，研究者找到了神经元与胶质细胞搭建的一条通路。

在这条通路中，一类能够释放去甲肾上腺素的神经元会编码“失败”信号。每当行动结果没能符合期望，这群神经元就把失败信号传送给胶质细胞。一次次失败，胶质细胞接受到的信号越来越多，一开始它们是淡定的；但记录到的失败数达到一定数量后，胶质细胞最终向身体发送“放弃”信息。

▲本研究示意图（图片来源：《细胞》）

在科学家看来，放弃是重要的，就像Ahrens博士所言，“如果没有能力阻止一种徒劳的行为，动物们就会毫无必要地耗尽能量。”

伴随着放弃，失败的信号也就暂停。暂时的“消极”让动物可以重新积聚力量。事实上，经过一段时间的休整，这些小鱼又会再次发力。

（扶我起来，我还能游！）

参考资料

[1] Yu Mu et al., (2019) Radial astrocytes encode and suppress futile actions. Cell. Doi: 10.1016/j.cell.2019.05.050

[2] Frustrated fish give up thanks to glia, not just neurons. Retrieved Jun 21, 2019, https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-06/hhmi-ffg061319.php

[3] D. N. BEAL et al., (2016) Passive propulsion in vortex wakes. Journal of Fluid Mechanics. DOI: 10.1017/S002211200500792

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