2019年春天,神经科学家希瑟·卡梅隆和同事们把一只成年大鼠放在一个塑料盒子中央,盒子的一头有一个水瓶。等到大鼠开始喝水,他们就突然发出巨大的噪音,观察大鼠有什么反应。研究团队在普通大鼠和基因修改后的大鼠(基因的改变使这些大鼠的海马体无法生成新神经元,海马体与学习和记忆有关)身上进行了重复实验。
听到噪音的时候,那些海马体能产生新神经元的大鼠立刻停止饮水,并四处张望;而海马体的神经发生存在异常的大鼠则继续饮水。在没有水瓶的情况下进行实验时,两种大鼠都立刻开始四处张望,试图找出声音是从哪里来的。研究人员得出结论,不能产生新神经元的大鼠似乎难以将注意力从一件事转移到另一件上。
这项实验与越来越多的研究一道,共同挑战着几十年来的固有观念——成年人大脑海马体的新神经元的主要作用是学习和记忆。最新的一些实验发现神经发生与遗忘、焦虑、抑郁、压力和注意都存在联系。如今,神经科学家们正在重新思考新神经元和整个海马体在大脑中扮演的角色。
关于成年动物大脑可能产生新神经元的研究始于20世纪60年代初,当时,麻省理工学院的神经生物学家约瑟夫·阿尔特曼使用了放射性标记法来追踪成年大鼠脑内神经细胞的增殖。发表于20世纪70和80年代的其他数据也支持这一结论。20世纪90年代,加州拉霍亚索尔克研究所的弗雷德·盖奇和同事们使用了一种名为溴脱氧尿苷的人工合成核苷酸,标记成年大鼠和成年人脑内的新生神经元。
同一时期,普林斯顿大学的伊丽莎白·古尔德与同事们的研究发现,成年绒猴海马体的齿状回能够产生新神经元。
在美国国家精神健康研究所,卡梅隆的第一项研究着眼于神经发生的影响,试图探究新生神经元的发育和压力之间的关系。她通过研究无法产生新神经元的小鼠,记录它们在中央放着食物的空旷环境里的行为,发现了这一关系。
就像能够产生新神经元的小鼠一样,神经发生有缺陷的小鼠在去空旷环境觅食的时候显得犹豫不决,但最后还是去了。不过,如果这些有缺陷的小鼠在被放进空旷环境之前受到了压力,它们就会表现得极其谨慎、焦虑,而正常小鼠受到压力之后没有任何行为异常。