本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
在幼兒園時，我和我的幾個朋友非常認真地學習繫鞋帶。我記得坐在操場的邊緣，把鞋帶繞成兔耳朵，一遍又一遍地扭成結，直到完全正確。幾年後，吹口哨成了我的新挑戰。在乘車去學校或在課間行走的路上，我撅起嘴唇吹氣，像舵一樣移動舌頭來引導氣流。最終，在幾周的無調嗚嗚聲之後，我吹出了我的第一個音符。
雖然當時我沒有意識到，但我的堅持重塑了我的大腦。我們所做的幾乎每件事都會改變腦細胞之間的連線——學習和記憶都依賴於這種靈活性。當我們透過練習提高一項技能時，我們會加強參與該技能的神經元之間的連線。在最近的一項研究中，科學家們窺視了活體小鼠的大腦，當時這些齧齒動物學習了一些新技巧。日復一日重複相同任務的小鼠，比那些分散注意力在不同任務上的小鼠，其神經元上生長出更多的蘑菇狀附屬物簇。本質上，科學家們觀察到大腦中實踐的物理痕跡。
加州大學聖克魯茲分校的左毅和她的同事研究了四天內學習不同行為的三組小鼠的大腦中神經元是如何變化的，以及第四組照常生活、沒有學習新事物的小鼠。在三個學習組中，第一組每天練習相同的任務，學習如何將爪子伸過有機玻璃籠子的縫隙，以獲得近在咫尺的美味種子。第二組練習兩項任務：伸手拿種子，以及學習如何吃細麵條（一種非常細的義大利麵）的滑溜碎片。第三組的小鼠每天在一個裝有不同玩具的籠子裡玩耍，例如繩索、梯子和網格，它們可以在上面奔跑和攀爬。
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在每天的訓練結束後，左毅和她的同事將小鼠帶到一邊，對它們進行麻醉，並使用牙科鑽在它們的頭骨上切開一個小視窗，透過這個視窗他們可以看到一部分運動皮層——一塊調節運動的腦組織。實驗中的小鼠經過基因工程改造，可以表達一種在紅外光下發出黃光的蛋白質。左毅和她的團隊使用一臺極其強大的雙光子顯微鏡檢查了發光的神經元，專門尋找稱為樹突棘的微小細胞結構。神經元透過稱為樹突的細分支冠接收來自鄰居的訊號，樹突上甚至長出更小的樹突棘，樹突棘通常呈蘑菇狀，頭部呈球狀，頸部細長。樹突棘具有高度動態性，可以彈出來或消失，以加強或削弱神經元之間的連線。
學習新技巧的小鼠和照常生活的小鼠都在其神經元上長出了新的棘，但正在學習某些東西的小鼠生長出更多的由兩個或多個相鄰分支組成的棘簇。在四天的時間裡反覆練習伸手拿種子的小鼠，比那些練習兩項不同任務或在配備不同裝置的籠子裡玩耍的小鼠，生長出更多的樹突棘簇。此外，成簇生長的棘比單獨出現的新棘更有可能存活下來，甚至在四個月後也是如此。
透過顯微鏡，左毅和她的同事經常觀察到在訓練的第一天，一個棘從樹突中彈出，幾天後，另一個棘在它附近彈出。在超過一半的簇中，第一個棘在第一個訓練日生長，第二個棘在第四個訓練日加入，並且幾乎所有學習小鼠的所有簇都在第一天到第四天之間生長。這些觀察結果表明，簇是實踐如何在物理上在大腦中體現出來的一個例子。這些發現發表在三月份的《自然》雜誌上。（《大眾科學》是自然出版集團的一部分。）
左毅說：“我認為這是一個非常活躍的過程。” “神經元非常努力地形成簇，將棘彼此靠近放置。即使在第一天的短暫訓練期後，一隻小鼠也會產生大量新的棘——它們可能產生相當於平常一天的兩倍，但這些棘不是成簇的。只有經過反覆訓練，它們才會成簇。” 單個神經元上的樹突棘簇可以加強參與實踐任務的兩個神經元之間的連線，但研究人員尚未透過實驗證明這一點——這正是他們接下來想要做的。
左毅說，這種特定的成簇現象並不常見或得到充分研究，但這並不是科學家第一次觀察到神經元生長出新的樹突棘作為學習的一部分——儘管像這項研究這樣的體內研究比培養皿中腦細胞的研究要罕見得多。在早期的工作中，左毅和她的同事已經表明，樹突棘可以非常迅速地出現——在訓練課程後一小時內。研究人員一直在爭論，重要的是新棘的數量還是棘的大小——它們的蘑菇頭似乎隨著動物練習得越多而增大，較大的棘比小的棘更穩定。研究樹突棘的行為是理解大腦如何儲存記憶的更大挑戰的一部分。記憶依賴於神經連線的可塑性——這是眾所周知的——但科學家們仍在發現神經元製造和斷開它們眾多連線的精確方式。