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W公司佛罗里达大学出生于俄罗斯的神经科学家和遗传学家Leonid Moroz在近十年前开始研究栉水母时,他心中有一个相当简单的目标。他想确定斑点状海洋生物的确切位置,因为它们在生命之树上用梳状突起游泳,所以通常被称为梳状水母。

在花了几年时间对栉水母进行测序后,莫罗兹和他的团队发现,这些动物缺少了在其他被认为密切相关的动物的神经系统中发现的许多基因,例如珊瑚和实际的水母。这意味着它们在5.5亿年前就独立生存了,可能是地球上最早的动物之一。

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初级大脑:通过研究梳状果冻(上图),科学家可能会学习如何再生神经元、电路,甚至整个大脑。Orin Zebest/Flickr公司

“这真是令人惊讶,”莫罗兹说,几乎像是在海上绊倒一群外星人。但莫罗兹的研究不仅动摇了生命之树。莫罗兹意识到,栉水母的神经系统是用不同于其他生物的化学语言形成的——不仅仅是不同的单词,而是一个独特的字母表。莫罗兹还发现梳子果冻可以再生初级大脑。

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如今,这些发现有着诱人的可能性,即可能有其他方法来构建或重建大脑。探索这些替代系统最终可能会为退行性神经疾病带来革命性的新治疗方法,从帕金森氏症和阿尔茨海默氏症到基本的与年龄相关的记忆丧失,几乎一半65岁以上的人都会受到影响。通过研究梳状果冻,科学家可能会学习如何再生神经元、回路,甚至整个大脑,这不仅有助于解决衰老问题,也有助于提高我们的学习能力。

莫罗兹的意外发现并不是第一次改变了神经科学的方向,因为有人在简单海洋动物的大脑中戳来戳去。这一荣誉属于澳大利亚-美国神经精神病学家埃里克·坎德尔。20世纪30年代,坎德尔还是个孩子的时候,他和他的犹太家庭逃离维也纳前往纽约布鲁克林。20世纪40年代末,当坎德尔进入哈佛大学学习时,正值纳粹暴行广为人知之际,他主修现代欧洲历史和文学,并专注于德国作家对纳粹主义的态度。坎德尔的女朋友把他介绍给了弗洛伊德,弗洛伊德的作品“为记忆、认知、感知和思维打开了一个无与伦比的视角”。

当时,通过研究海蛞蝓来了解人类记忆是如何工作的似乎有些牵强。

哈佛毕业后,坎德尔上了医学院,并做了精神病学住院医师。他选修了脑科学,这让他在一个神经生物学实验室开始了实践工作,该实验室是20世纪50年代初存在的为数不多的此类实验室之一。后来,在美国国立卫生研究院实验室工作时,他学会了如何记录海马体中单个神经细胞的信号,科学家最近确定海马体是大脑中对记忆很重要的一部分。这是一项高度专业化的工作,但它让坎德尔渴望得到更多。坎德尔说:“当我们结束时,我们问,‘我们从记忆中学到了什么?’”结果发现,答案是“什么都没有”。坎德尔说:“你必须看看学习是如何改变行为的。”。“没有人知道感官输入的性质。”

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坎德尔决定,如果他想取得任何成功,他需要研究比人脑简单得多的东西。他选定了一组海蛞蝓属海兔属它以拥有一些世界上最大的神经细胞而闻名,事实上,它们非常大,不用显微镜就能看到。研究海蛞蝓的另一个优点是,它们的神经细胞数量相当有限,总共只有20000个左右,而人类的神经细胞大约为1000亿个。这些细胞仅分布在10个称为神经节的神经元簇中,这告诉坎德尔,负责任何特定行为的细胞数量都很小。

世界上只有两名研究人员在研究海兔属当时,他们都住在法国。坎德尔决定与居住在巴黎的捷克斯洛伐克神经学家拉迪斯拉夫·陶克合作,主要是因为坎德尔的妻子对法国首都的喜爱。他最终在陶克的实验室里呆了16个月。

当时,通过研究海蛞蝓来了解人类记忆是如何工作的似乎有些牵强。坎德尔在2006年的一篇文章中写道:“脑科学家强烈认为哺乳动物的大脑与鱼类和青蛙等低等脊椎动物的大脑有着根本的不同。”科学美国人的思想文章。但他没有被劝阻。20世纪70年代,坎德尔与海兔属由此发现,创造短期记忆会导致神经细胞之间连接的暂时改变,而长期记忆会导致大脑中持久的解剖变化。或者就像他喜欢对朋友和记者说的那样,“如果你还记得这次谈话的内容,你的大脑将与谈话前不同。”

2000年,坎德尔因其在记忆存储分子基础上的研究而获得诺贝尔生理学或医学奖。如今,87岁的他在纽约哥伦比亚大学管理着一个实验室和两个大脑科学研究所。坎德尔说:“大脑中有太多我们无法理解的问题。”。

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今天,坎德尔和莫罗兹继续与海兔属通常是合作。最近,莫罗兹的实验室、哥伦比亚大学坎德尔的实验室、麻省理工学院和哈佛大学布罗德研究所发现,与栉水母一样,海兔属似乎有其他或额外的机制来执行大脑的功能。

莫罗兹相信,最终海蛞蝓可以为扭转大脑退化问题提供钥匙,甚至可能提高记忆力和老年人的学习能力。莫罗兹指出海兔属似乎能抵抗衰老。“他们显然发现了青春的源泉,”他说。莫罗兹说,他和坎德尔已经完成的工作“只是冰山一角。”

希拉里·罗斯纳(Hillary Rosner)是一位屡获殊荣的记者,她写的是关于科学和环境的文章。她的作品出现在《国家地理》、《连线》、《科学美国人》、《纽约时报》、,以及许多其他出版物。她也是bioGraphic网站的特约编辑。

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这个故事是由科学慈善联盟作为其科学到社会系列的一部分,说明了基础科学研究的重要性。

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