玩耍對於像大鼠這樣的動物有多重要？它可能像呼吸一樣重要。當科學家移除大鼠的大腦皮層（負責高階認知的腦區）時，這些動物仍然會進行模擬打鬥——這種行為被認為是齧齒動物玩耍的標誌。
因此，柏林伯恩斯坦計算神經科學中心的研究人員著手在大腦皮層之下尋找玩耍的控制中心，這項新研究於週五發表在《神經元》雜誌上。透過撓癢癢大鼠，許多動物已被證明對此活動反應積極，並觀察它們的玩耍打鬥，該團隊確定了腦幹內的一個區域，稱為導水管周圍灰質 (PAG)——大腦最原始的部分，控制呼吸並調節疼痛。這種隧道狀結構充當雙向中繼站，在腦幹和前額葉皮層之間傳遞資訊。關閉 PAG 會導致大鼠顯著減少發聲和玩耍，無論是與人類還是與其他大鼠。
“我們認為玩耍已經存在很長時間了，因為很多動物物種都這樣做。這在[進化上]是相當保守的東西，”主要研究作者，柏林洪堡大學研究生Natalie Gloveli說。
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Gloveli 補充說，過去的研究發現許多其他大腦區域可以調節和改變大鼠參與的玩耍行為，例如壓制和猛撲。但她的團隊的新發現表明，PAG，特別是其外側柱，是玩耍和怕癢所必需的。
科學家先前已經表明，即使沒有大腦皮層，大鼠仍然會進行玩耍行為，大腦皮層是大腦的最外層，與更高級別的過程相關，包括記憶、語言和思維。為了找到與玩耍相關的特定神經元結構，Gloveli 和她的同事決定專注於中腦。Sergio Pellis，艾伯塔省萊斯布里奇大學的神經科學家，對這些發現感到驚訝。
“我原本以為 PAG 會很有趣，但不會那麼有趣，”Pellis說，他沒有參與最近的研究。“顯然，它不僅僅是傳遞資訊。”
Pellis 說，PAG 在各種動物中具有廣泛的已知功能。例如，它與調節疼痛和戰鬥或逃跑行為密切相關。然而，Gloveli 指出，辨別玩耍是否也是一種基本的生存反應是困難的。
“這是一個非常有趣的概念，因為我們都從個人經驗中知道玩耍對人類來說是多麼的本能，”她說。研究表明，玩耍對於兒童的健康至關重要，例如，兒童的健康。
過去，對大腦中玩耍的研究要困難得多。科學家會在幼鼠身上使用植入式電極和隨附的導線——但當它們玩耍時，它們的奔跑會擾亂大腦活動記錄。對於這項新研究，該團隊用肌肉鬆弛劑和利多卡因麻醉大鼠，這會抑制 PAG 的目標區域。然後，研究人員在用連線到動物頭部的探針撓癢癢大鼠之前、期間和之後記錄相關的神經元活動。當 PAG 處於非活動狀態時，大鼠在很大程度上停止了摔跤和吱吱叫。結果表明，這個 PAG 區域可能對玩耍至關重要。但是，Gloveli 補充說，“我們並不是說 PAG 是玩耍的開始和結束。它參與了其他大腦區域和投射的迴路。”
馬里蘭大學醫學院的神經科學家Margaret McCarthy說，該研究僅使用了雄性大鼠，這是一個重要的侷限性，她沒有參與這項研究。她希望後續研究將包括雌性大鼠，已知雌性大鼠的玩耍率和參與活動的方式不同。
雖然 McCarthy 和 Pellis 表示這項研究是向前邁出的重要一步，但他們補充說，科學家不確定這項研究如何從齧齒動物轉化為人類。玩耍也是一個模糊的概念，難以衡量，一些專家爭論說，在其他動物中很難定義它。
“我們不能問大鼠，‘你在笑嗎？這感覺像撓癢癢嗎？這感覺好嗎？’我們必須從我們知道的事情中推斷出來，比如它們在快樂時會發出這些聲音，而在不快樂時就不會發出這些聲音，”McCarthy 說。
Pellis 說，即使動物的情緒狀態難以區分，但跟蹤它們的行為並密切觀察它們的大腦中發生的事情可以帶來“驚人”的發現，這些發現可以使研究人員更接近玩耍的基礎。