我們用塑膠穀物容器製作了第一輛囓齒動物汽車。 After trial and error, my colleagues and I found that rats could learn to drive forward by grasping a small wire that acted like a gas pedal.不久之後,他們以驚人的精準度轉向,到達了 Froot Loop 點心。
正如預期的那樣,生活在豐富環境中的老鼠——有玩具、空間和同伴——學會了比標準籠子裡的老鼠更快。 This finding supported the idea that:大腦會根據環境需求改變整個生命週期的能力。
在我們發表研究之後,駕駛老鼠的故事病毒式傳播 在媒體上。該計畫透過機器人教授設計的新的,改進的老鼠手術或ROV在我的實驗室中繼續and his students.這些升級版電動 ROV 配備防鼠佈線、堅不可摧的輪胎和符合人體工學的駕駛桿,類似於特斯拉 Cybertruck 的囓齒動物版本。
誰倡議在自然棲息地中,我發現很有趣的是,我們與該專案的實驗室實踐相距甚遠。與塑膠物體相比,老鼠通常更喜歡泥土、棍棒和岩石。 Now, we had them driving cars.
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但人類也沒有進化到開車。儘管我們的古代祖先沒有汽車,但這使他們能夠獲得新技能 - 火,語言,石材工具和農業。輪子發明一段時間後,人類製造了汽車。
儘管為老鼠製造的汽車與它們在野外遇到的任何東西相去甚遠,但我們相信駕駛是研究囓齒動物如何獲得新技能的一種有趣的方式。出乎意料的是,我們發現老鼠對駕駛訓練有著強烈的動機,經常在車輛上路之前跳進汽車並啟動「槓桿引擎」。為什麼會這樣呢?
老鼠加速引擎 - YouTube
觀看一些訓練駕駛的老鼠在將汽車放到賽道上之前按下操縱桿,就好像它們熱切地期待著前方的旅程。
心理學入門教科書中的概念在我們的囓齒動物駕駛實驗室中呈現出新的實踐維度。 Building on foundational learning approaches such as這透過戰略激勵措施加強了針對性的行為,我們在駕駛員的ED程序中逐步訓練了老鼠。
最初,他們學習了基本動作,例如爬進汽車並按下操縱桿。但透過練習,這些簡單的動作演變成更複雜的行為,例如將汽車轉向特定目的地。
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那是 2020 年夏天,對地球上幾乎每個人來說,這是一個情感孤立的時期,甚至實驗室老鼠也不例外。當我走進實驗室時,我注意到了一些不尋常的事情:三隻經過駕駛訓練的老鼠急切地跑到籠子旁邊,像我的狗被問到是否要散步時一樣跳起來。
難道老鼠總是這麼做而我只是沒注意到?他們只是渴望 Froot Loop,還是期待駕駛本身?不管怎樣,他們似乎感受到了一些正面的東西——也許是興奮和期待。
,但是老鼠呢? Was I seeing something akin to joy in a rat?也許是這樣,考慮到在人類和非人類動物的健康中發揮關鍵作用。
這樣,我和我的團隊將注意力從慢性壓力如何影響大腦等主題轉移到積極事件以及對這些事件的預期如何塑造神經功能。
與博士後研究員一起工作基蒂·哈特維森,我設計了一個新協議,該協議使用等待時間來提高預期在積極事件之前。帶來帕夫洛夫調節在將樂高積木放入籠子後,老鼠必須等待 15 分鐘才能收到 Froot Loop。他們還必須在運輸籠中等待幾分鐘,然後才能進入他們的遊樂區老鼠公園。我們也增加了挑戰,例如讓它們在食用前剝去葵花籽的殼。
等待它研究計劃。我們將這新的研究系列稱為 UPER(不可預測的正向體驗反應),訓練老鼠等待獎勵。相比之下,對照組大鼠立即收到了獎勵。經過大約一個月的訓練後,我們讓老鼠接受不同的測試,以確定等待正向經驗如何影響它們的學習和行為。我們目前正在研究他們的大腦,以繪製長期積極經歷的神經足跡。
Preliminary results suggest that rats required to wait for their rewards show signs of shifting from a pessimistic cognitive style to an optimistic one in a test designed to measure rodent optimism.他們在認知任務上表現更好,並且在解決問題的策略方面更加大膽。我們將該計劃與我們實驗室更廣泛的興趣聯繫起來,我創造的一個術語表明,經歷可以與藥物類似的腦化學變化。
這項研究進一步支持了預期如何強化行為。先前對實驗室老鼠的研究表明,老鼠按下可卡因(一種增加多巴胺活化的興奮劑)棒
引起我們注意的不僅是預期對老鼠行為的影響。有一天,一名學生注意到了一些奇怪的事情:在一組接受過積極體驗訓練的老鼠中,一隻老鼠的尾巴筆直向上,末端有一個彎曲,就像一把老式雨傘的手柄。
在我與老鼠的數十年研究中,我從未見過這種情況。透過查看影片片段,我們發現經過訓練可以預測積極經歷的老鼠比未經訓練的老鼠更有可能高舉尾巴。 But what, exactly, did this mean?
出於好奇,我在社群媒體上發布了該行為的照片。神經科學家同行認為這是一種更溫和的形式,稱為,通常見於給予鴉片類嗎啡的老鼠。這個S形捲髮也是與多巴胺有關。當多巴胺被阻斷時,斯特勞布尾行為就會減弱。
天然形式的鴉片類藥物和多巴胺——大腦通路中減輕疼痛和增強獎勵的關鍵參與者——似乎是我們的預期訓練計劃中高尾的重要成分。觀察老鼠的尾巴姿勢為我們對老鼠情緒表達的理解增加了一個新的層次,提醒我們情緒是透過整個身體表達的。
雖然我們不能直接問老鼠是否喜歡開車,但我們設計了一種行為測試來評估它們的駕駛動機。這次,老鼠不僅可以選擇開車前往果環樹,還可以步行(在本例中是用爪子)進行較短的旅程。
令人驚訝的是,三隻老鼠中的兩隻選擇了效率較低的路線,即放棄獎勵,跑向汽車,駛向 Froot Loop 目的地。這種反應顯示老鼠既享受旅程,也享受有益的目的地。
我們不是唯一一個調查動物正向情緒的團隊。
神經科學家雅克·班克塞普著名地撓癢癢的老鼠,展示他們的快樂的能力。
研究還表明,理想的低壓力老鼠環境重新調整他們大腦的獎勵迴路,例如伏隔核。 When animals are housed in their favored environments, the area of the nucleus accumbens that responds to appetitive experiences expands. Alternatively, when rats are housed in stressful contexts, the fear-generating zones of their nucleus accumbens expand.就好像大腦是一架鋼琴,環境可以調音。
神經科學家 Curt Richter 也提出了以下觀點:老鼠有希望。在一項今天不允許的研究中,老鼠在裝滿水的玻璃圓筒中游泳,如果不獲救,最終會因精疲力盡而溺水身亡。人類經常處理的實驗室老鼠會遊幾個小時到幾天。野鼠幾分鐘後就放棄了。然而,如果野鼠得到短暫的拯救,它們的生存時間就會大大延長,有時甚至可以延長幾天。看來獲救給老鼠帶來了希望,激勵了它們。
當動物(人類或其他動物)在生活的不可預測性中航行時,預期積極的經歷有助於驅使人們堅持不懈地不斷尋找生活的回報。 In a world of immediate gratification, these rats offer insights into the neural principles guiding everyday behavior. Rather than pushing buttons for instant rewards, they remind us that planning, anticipating and enjoying the ride may be key to a healthy brain.那是我的實驗室老鼠的一課。