老鼠都會飆車了，你科目三還沒過？_風聞

來源：環球科學

撰文：楊心舟

圖片來源：kelly Lambert/University of Richmond

在科學家手中，小鼠和大鼠除了用於解剖、研究各種生理特徵，還被拿來走迷宮、荒野逃生，完成了一系列複雜的行為。而現在，這些齧齒動物又掌握了一項新技能——開車。

相比於各種複雜、昂貴的生理學研究，用齧齒動物開展的行為學研究更加簡單，並且能立即觀察到實驗結果。因此，科學家一直都在創造和設置各種複雜的任務來訓練小鼠，並探究它們完成任務時大腦的神經基礎變化。

被玩壞的鼠

其中最經典的行為學研究方式，是上世紀30年代美國行為主義心理學家斯金納提出的操作條件反射。實驗中，研究人員會設立一些特殊的條件來測試齧齒動物的反應。接受反覆的刺激後，它們就會發現，一些信號或者自己的某些行為會觸發特定的事件。

更高級的還有水迷宮和“幹”迷宮這類空間任務，可以讓小鼠或大鼠在不斷訓練中記住對應的逃生通路，或者去往固定的區域來避免一些不利條件的影響。比如水迷宮中會設置一些平台供小鼠站立，另外的爬行迷宮也會放置一些食物獎勵來驅使小鼠前進。

在這些認知類型任務中，齧齒動物都展現出了強大的學習能力。但是，一直有科學家懷疑在實驗室條件下，小鼠和大鼠的學習潛能還沒有完全開發出來。曾發表在《自然》上的一項有關野生大鼠的追蹤實驗，就展現出了這類動物在複雜環境中不可預料的超強學習能力。

當時，研究人員將一隻丹麥大鼠放生到了完全沒有鼠類生存的小島上，然後嘗試對其進行追蹤和抓捕。結果出人意料，他們一共花了4個多月才抓到這隻大鼠。根據追蹤設備的記錄，這隻大鼠幾乎探索了面積約9.5公頃的整個島嶼，還在開闊水域中游行了400多米，登上了另一座島。可以説，它採用了各種方法來躲避追捕。不過在實驗室條件下飼養的大鼠，卻沒有展現這些特殊的本領，很容易就能被抓到。

大鼠學會開車

儘管當時該項研究是為了探究更好的捕鼠措施、尋找防治島嶼鼠患的方法，但來自美國里士滿大學的Kelly Lambert從中受到了啓發。她認為，實驗室條件下小鼠或者大鼠完成的認知類任務並沒有完全發揮它們的潛力。因此，她和同事們決定在經典的認知類型任務上，添加一項運動任務——駕駛車輛。她們將這種特殊設計的車稱之為大鼠操控車（rat-operated vehicle，ROV）。

圖片來源：Kelly Lambert/University of Richmond

這輛ROV構造並不複雜，有點類似於我們小時候玩過的碰碰車。由銅絲網打造的駕駛室中有一個長條形的踏板，當大鼠踩壓踏板時車就會向前進；鬆開踏板就會停車。車輛被放置在一個1.5米長，0.6米寬的訓練場中。訓練場的圍擋由透明的亞克力板構成，不過研究人員在訓練場一側放置了一塊醒目的黑白相間板，用以吸引大鼠的注意力。

在正式訓練開始一週前，研究人員在大鼠的棲息環境中放置一個類似車廂的容器，讓大鼠對這種新事物產生刺激，並且在此期間它們還會接受棉花糖獎勵。在這些預備措施下，大鼠進入訓練場後立即對ROV產生興趣，並鑽進車內。

在訓練場中，大鼠如果不處於車內便無法獲取食物。研究人員會利用沾有棉花糖的容器放在車前晃動來吸引大鼠，它們只有想辦法讓車子動起來才能獲得棉花糖。最終，它們知道只有踩踏板驅動車輛行進才能獲得食物。此後，食物的放置距離會離車越來越遠，最終會放置在訓練場一端的特殊位點，因此大鼠只有自己開車才能獲得食物。研究中的這種開車訓練，一週會進行3~4次，每次時長1小時。研究人員連續對兩隻雄性成年大鼠訓練1個月後，它們已經能夠自行開着車向前行進1.1米。

除了直線開車，大鼠還在進一步的訓練下學會了自如地對車輛進行控制。在一輛包含左、中、右3個踏板的小車內，它們知道通過按壓不同的踏板來控制車輛的行進方向，決定要前進還是拐彎。“它們通過一種特殊的方式學會了駕駛車輛，並且還能夠使用踏板這種它們從來沒見過的工具來獲得食物。”Lambert表示。

在實驗一開始，Lambert也受到了《自然》研究的啓發，她認為生存在不同環境中的鼠會展現出不同的學習能力，而在實驗室環境飼養的大鼠學習能力肯定要更弱。因此她在訓練之前也將大鼠分別飼養在了兩種環境下，一種居住在普通的實驗室條件下，另一種居住在模擬野外的環境中。

結果在參與“學車課程”中的11只雄鼠和6只雌鼠中，完成得又快又好的都是那些生活在複雜環境中的大鼠，而生活在單調的實驗室環境下的大鼠學習速度要慢很多。

開車的啓示

當然，研究讓大鼠學會駕駛車輛並不只是為了獵奇，其實很多學習行為背後都與大腦的神經功能和機制有很大聯繫。一項發表在《柳葉刀·神經病學》的研究就曾指出，動物在積累一些特殊經歷，學習非必須技能時，會具備更好的情緒控制能力，並且還會產生一些阻止神經疾病發生的分子。

在Lambert的研究中，這些開車成癮的大鼠到最後即使沒有食物獎勵，也會不自覺地爬進車廂，進行飆車活動。Lambert推測，他們在訓練大鼠的時候，激活了大鼠的獎勵系統**。**為此，她分別在訓練前和訓練開始後收集了大鼠的糞便，對其中的激素成分進行了檢測。

其中她重點分析了皮質酮和脱氫表雄酮（DHEA）兩種激素的比例，DHEA激素水平越高也代表着個體處於更加放鬆的狀態。結果顯示，那些在複雜環境中飼養的大鼠在接受訓練後，DHEA激素顯著升高，這説明它們在學習過程中所受的壓力很小，可以説是樂在其中，這也是它們為什麼學習速度更快的原因。

從小鼠、大鼠會受刺激引導進行爬行，跨越障礙物，再到學會完成複雜的迷宮任務，如今該研究也證實了它們還能夠學會開車。這説明齧齒動物大腦的神經可塑性遠遠超過了我們之前的預測。“我們或許從沒意識到大鼠能如此聰明，但實際上許多動物的聰明程度和我們的想象完全不一樣。”Lambert表示。

現在，這項大鼠開車的研究已經被《大腦行為研究》所接收，Lambert也表示這項開車實驗測試還只是開始，在未來她想用這種更復雜的方法來替代迷宮任務。這樣能夠研究類似帕金森病人的大腦是如何處理運動功能，感知空間的，又或者探究抑鬱症患者消極情緒背後的原因，畢竟實驗中的大鼠只需要開開車就能保持非常愉悦的狀態。

原始論文：

Enriched Environment Exposure Accelerates Rodent Driving Skills

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0166432819311763?via%3Dihub