隨著各大短視頻平臺鼠鼠系列視頻“走紅”，我們發(fā)現(xiàn)并不是所有老鼠都“人人喊打”。鼠類能幫助人類科學邁上新臺階，諸如金絲熊、荷蘭豬這些品種的鼠類甚至能夠成為人類的“座上賓”，搖身一變成為愛不釋手的寵物，等待“鏟屎官”們的投喂。 而在一貫的印象中，一些鼠類由于其破壞力強、偷吃糧食等特征，經常會遭到人類的側目和驅趕。然而，人們發(fā)現(xiàn)，老鼠躲避、逃竄的動作非常迅速，堪稱“逃跑專家”。遇到天敵時，它們還會采取一動不動的“裝死策略”，也就是以僵直防御行為來“保命”，可謂是“演技”高超。大多數(shù)時候，人類無法直接抓住這位“逃跑專家”，而是需要借助一些捕鼠工具。那么，為何老鼠的反應如此迅速呢？他們如此靈活敏捷地逃跑行為背后，究竟有何奧秘？
老鼠見了貓快速地逃跑
（圖片來源：AmazinglyTimedPhotos.com）
Part.1 小鼠——天生的“逃跑專家”
大家都知道的一個事實是小鼠遇到危險反應極其迅速。不管是貓抓小鼠，還是人類追打小鼠，我們往往只能看見它一溜煙的跑了，甚至都不知道它是什么顏色的。而且它們逃跑時非常敏捷，可以瞬時改變方向、攀爬跳躍、上躥下跳，這使得比小鼠比一些大型動物在運動靈活性上具有了天然的優(yōu)勢。
更為重要的是，小鼠特別機敏，在它的大腦里有一些特殊的結構，這使得小鼠能夠在逃跑前，提前預測的危險的存在。小鼠之所以被稱為“逃跑天才”，正是因為它們能夠很快檢測到危險的來臨，并且能夠通過一條快速通路，啟動逃跑、僵直等防御行為。有研究稱，小鼠只需要用0.05秒就能檢測到危險信息，而且這些信息可以快速的傳遞到大腦中并做出行為。
一只狐貍出其不意地向一只土撥鼠發(fā)動攻擊
（圖片來源：鮑永清，2019年度野生動物攝影師大賽獲獎作品）
Part.2 “警報專線”——檢測捕食者，發(fā)射危險信號
小鼠的視網(wǎng)膜中有一條專門的“警報專線”，可以讓小鼠很快的檢測到危險信息。這個“警報專線”就是視網(wǎng)膜中的阿爾法神經節(jié)細胞。它能檢測到逐步逼近的捕食者，并向大腦發(fā)射電信號——危險來了！那么，研究員們是如何找到這類特殊神經元的呢？科學發(fā)現(xiàn)的第一步就是猜測。研究人員通過對小鼠視網(wǎng)膜內不同神經節(jié)細胞分析比較后發(fā)現(xiàn)，阿爾法神經節(jié)細胞具有其他細胞無可比擬的信號轉導能力。它能夠將視覺信號第一時間發(fā)送到大腦內。正是因為如此，這個細胞自然成為這條警報專線的首選。
視網(wǎng)膜中不同種類的神經節(jié)細胞
（圖片來源：Volgi et al., 2009）
雖然研究員們早已猜到了這類細胞，但是這類細胞零散地分布在視網(wǎng)膜中，每次研究員們只能隨機抓取一個細胞，能不能碰見下一個，完全靠運氣。得益于深入的基因研究，研究員們找到了在阿爾法細胞中特異表達的一個基因。此后，研究員們培育了轉基因小鼠，通過這種方法，他們可以將該細胞點亮，讓它在眾多的細胞中脫穎而出。而且可以通過特殊的方法來控制這群細胞，進而證明這類細胞的功能是什么。
記錄熒光標記的阿爾法視網(wǎng)膜神經節(jié)細胞
（圖片來源：Fei Wang et al. 2021, Current Biology）
那么，研究者是如何證明阿爾法細胞就是向腦中報告危險信息的細胞的呢？首先，他們控制這些細胞讓其沉默，同時令小鼠眼睛中的其他細胞保持正常的工作，此時的小鼠在看到逼近的捕食者時竟然不害怕了，甚至仍然會閑庭漫步的游蕩。在這之后，研究者激活這類細胞，使得這群細胞向腦中發(fā)出假的警報信號。這時，雖然并沒有逼近的捕食者，但小鼠竟然開始逃跑，并且似乎感到非常恐懼。
通過控制小鼠視網(wǎng)膜中的阿爾法細胞來控制小鼠的恐懼行為
（圖片來源：Fei Wang et al. 2021, Current Biology）
既然已經證實了阿爾法細胞證實向腦中報告危險信息的細胞，那么問題來了，阿爾法細胞又是如何看到危險刺激的呢？
Part.3 “警報專線”察覺危險的“幕后功臣”——特殊的結構優(yōu)勢
其實不管是迎面撲來的貓，還是從天上飛下來的貓頭鷹，小鼠看到的只是一個向它逼近的黑影。研究員們發(fā)現(xiàn)，只需要給小鼠看這么一個由小變大的黑色的圓，小鼠就會觸發(fā)逃跑和僵直反應。而阿爾法細胞正好可以看到這種逼近的黑影的刺激。當記錄阿爾法細胞，并提供逼近黑影的刺激供其觀看時，研究員們發(fā)現(xiàn)，阿爾法細胞會對逼近黑影產生反應，而且反應強度可以對逼近視覺刺激的大小進行調整，也就是說，小鼠能夠通過阿爾法細胞對捕食者的距離進行判斷。阿爾法細胞的樹突（接收信號的結構）就像一個個面向太空的雷達，長長的天線組成一個寬大的網(wǎng)。整個視網(wǎng)膜中有上千個這種細胞，它們互相重疊，不漏過視野里的每個點。這類細胞還有一根粗大的軸突（傳出信號的結構），軸突能夠像電纜一樣傳輸信號。這個“電纜”的特殊之處是有絕緣外套包裹，相較于其他細胞，它能夠更快地將信號傳導至腦中。
小鼠視網(wǎng)膜中的阿爾法細胞
（圖片來源：中科院神經所張翼鳳實驗室）
當阿爾法細胞看到逼近黑影的刺激后，它會向大腦輸出電信號。這個電信號可以不經過小鼠的大腦皮層，直接進入負責防御行為的腦區(qū)。這是一條由視網(wǎng)膜到皮層下通路的高速路，直接將危險轉化為行動。這條高速路從視網(wǎng)膜開始，將危險信號傳輸?shù)侥X中一個叫“上丘”的地方，然后“兵分兩路”，一路到指揮運動的腦區(qū)，啟動防御行為；另外一路則抵達負責恐懼的腦區(qū)---杏仁核（長得像杏仁），從而使小鼠產生恐懼情緒。如此一來，危險信息就不用先通過大腦皮層（產生思維意識的地方）處理，再經由運動相關的腦區(qū)來輸出行為，信息傳遞通路也大大縮短了。此時，動物不經過思考就能做出行動，有了“下意識”一樣的反應。這樣一條報警專線加上快速反應系統(tǒng)，幫助動物們能夠快速躲避捕食者的偷襲。
小鼠腦中負責逼近黑影刺激的視覺通路
（圖片來源：Julieta E. Lischinsky和Dayu Lin，2019，Trends in Neurosciences）
Part.4 優(yōu)于傳統(tǒng)視覺感知的“警報專線”
大腦的視覺系統(tǒng)為我們看到清晰的世界提供了環(huán)路基礎。但是，鮮有人知的是，視覺系統(tǒng)還具有其他更加保守的功能，例如幫助我們感受晝夜節(jié)律、調控我們的情緒，以及起始一些本能行為等。小鼠視網(wǎng)膜中的這條“警報專線”就是視覺系統(tǒng)觸發(fā)本能防御行為的例子。這項研究使得我們對視覺系統(tǒng)的功能有了更多的認識。看到這里，可能有人會問，視覺系統(tǒng)提供警報功能所使用的信息編碼策略和傳統(tǒng)視覺感知中的編碼策略有所區(qū)別嗎？一般來說，組合編碼是傳統(tǒng)視覺感知的編碼方式，可以為我們的大腦提供清晰而完整的圖像。不過這種方式存在反應時間慢、處理信息冗余等缺點。而視覺系統(tǒng)中是否具有另外一種快速編碼的方式，至今未知。這條“警報專線”可能就是運用了一種快速的編碼方式，可以將特定關鍵信息快速轉遞給大腦并觸發(fā)行為。
視覺通路的成像和其他功能
（圖片來源：Silvia E. Braslavsky，2020）
結語
生物界的這種快速反應機制也給人類社會帶來了啟示。對于危險的特定刺激，我們不僅需要廣泛的信息輸入，更需要一條特殊專線進行快速決斷。這就好比軍隊首領不能通過每天的新聞獲取敵情，軍隊必須在最前線設置特殊偵察系統(tǒng)。
這主要是由于海量的信息可能會將我們淹沒在各種冗余信息中，從而忽略了重要的內容，保留報警電話才能專門檢測危險刺激，在不混淆其它無用信息的前提下，將有關信息直接傳輸給相關部門。通過小鼠腦中的這條“警報專線”的研究，我們也可以嘗試解答生活中遇到的一系列問題。比如，在現(xiàn)實生活中，無人駕駛汽車到底需不需要激光雷達？是不是在車上多裝幾個攝像頭就可以了呢？
無人駕駛汽車的自動檢測功能
（圖片來源：Bernard Marr）
通過研究我們可以得到答案——在未來的汽車上，不僅需要采集各種信息的攝像頭，還必須保留一個專門用于報告危險信息的激光雷達通道，如此才能最大程度地保證駕駛人員和汽車的安全。
作者: 王飛
附件下載： 
