研究人員報告稱，奔跑有助於小鼠從生命早期因感覺剝奪引起的失明中恢復過來。該研究於6月26日發表在eLife上，也闡明瞭大腦響應經驗而自我重塑的過程——這種現象被稱為可塑性，神經科學家認為這是學習的基礎。
50多年前，神經生理學家大衛·休伯爾和託斯頓·威塞爾破解了將資訊從眼睛傳送到大腦的“程式碼”。他們還表明，只有在生命早期同時接收到來自雙眼的輸入時，視覺皮層才能正常發育。如果一隻眼睛在這個“關鍵時期”被剝奪了視力，結果就是弱視，或“懶惰眼”，一種接近失明的狀態。這種情況可能發生在出生時有眼瞼下垂、白內障或其他未及時矯正的缺陷的人身上。如果在成年後開啟眼睛，恢復過程可能會緩慢且不完整。
2010年，加州大學舊金山分校 (UCSF) 的神經科學家克里斯托弗·尼爾和邁克爾·斯特里克表明，奔跑使小鼠視覺皮層神經元對視覺刺激的反應增加了一倍以上（參見'神經科學：透過小鼠的眼睛'）。斯特里克說，在快速導航時跟蹤環境可能更重要且更費力，而休息時較低的反應性可能是為了在要求較低的情況下節省能量而進化出來的。“當你穿梭於環境時，將視覺系統置於高增益狀態是有意義的，因為視覺告訴你關於遠處事物的資訊，而觸覺只告訴你關於近處事物的資訊，”他說。
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視覺恢復
人們普遍認為，活動會刺激可塑性（參見'神經發育：解鎖大腦'），因此斯特里克和他的同事，同樣是UCSF的神經科學家梅古米·卡內科想知道，奔跑是否會影響視覺皮層的可塑性。他們透過縫合小鼠的一隻眼睛幾個月，在視覺發育的關鍵時期和之後誘導小鼠患上弱視。然後，他們重新睜開小鼠的眼睛，並將它們分為兩組。一組小鼠在跑步機上跑步時，每天四小時連續三週展示“嘈雜”的視覺模式。選擇該模式是為了啟用小鼠初級視覺皮層中幾乎所有的細胞。研究人員使用內在訊號成像記錄了小鼠的大腦活動，這種方法類似於功能性磁共振。
一週後，這些小鼠在與被閉合的眼睛相對應的皮層部分表現出更高的反應性。兩週後，反應與從未被剝奪過視覺的正常小鼠相當。另一組小鼠被安置在籠子裡，沒有額外的視覺刺激，它們對新睜開的眼睛的反應要慢得多，而且從未達到正常的反應水平。
進一步的實驗表明，無論是單獨的奔跑還是視覺刺激都沒有這種效果。恢復也特定於刺激。觀看噪聲模式的小鼠沒有表現出對漂移條模式的反應改善，反之亦然，這表明只有在奔跑期間啟用的視覺迴路才能恢復。
加州大學聖地亞哥分校的神經生物學家馬西莫·斯坎齊亞尼說：“令人驚奇的是這種現象的穩健性。它強大且高度可重複，這是研究該機制的理想選擇。”
斯特里克和他的同事們尚不清楚他們的發現是否適用於人類，但他們計劃進一步開展工作以找出答案。
本文經許可轉載，並於2014年6月27日首次發表。