本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定代表《大眾科學》的觀點。
上個月末，著名神經科學家瑪麗安·C·戴蒙德 去世，享年90歲。她以研究某些型別的經歷如何誘導大腦的結構和化學變化而聞名。
像上個世紀許多最重要的科學家一樣，戴蒙德的出版物中也包括一篇為《大眾科學》撰寫的文章。這篇名為《大腦對經驗的反應變化》的文章由她與同事馬克·R·羅森茨威格和愛德華·L·貝內特合著，並刊登在1972年2月刊的封面上。
圖片來源：文治·田川
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在他們的實驗中，戴蒙德和她的團隊將老鼠置於不同的環境中，從孤獨乏味到擁擠且高度刺激的環境。然後，他們觀察了老鼠的大腦如何在不同實驗組之間產生差異。他們的發現有助於奠定我們現在所知的人腦可塑性的基礎。與許多1970年代發表在《大眾科學》上的文章一樣，科學插畫家文治·田川繪製的一系列圖畫幫助講述了這個故事。下圖提供了實驗設定和主要結果的概述。您也可以在我們的檔案中找到全文。
描繪了三種實驗室環境，這些環境會導致同窩老鼠的大腦解剖結構出現差異。在標準的實驗室環境中，通常一個籠子裡有三隻老鼠（左上）。在貧乏的環境中（右上），一隻老鼠被單獨關在籠子裡。在豐富的環境中，12只老鼠生活在一起，在一個裝有每天更換的玩具的大籠子裡。在所有三種環境中，食物和水都可以自由獲取。老鼠通常在相同的環境中保持30天或更長時間。
圖片來源：文治·田川
在1960年至1969年期間進行的16次連續實驗中，重複了來自豐富環境的老鼠及其來自貧乏環境的同窩老鼠之間的大腦重量差異，實驗時長為80天，並且使用了相同品系的老鼠。對於枕葉皮層，在三次重複實驗中，重量差異在0.01或更優的機率水平上具有顯著性（深色條），九次在0.05水平上具有顯著性（淺色條），四次不具有顯著性（陰影線）。事實證明，皮層重量與大腦其餘部分重量的比率是最可靠的測量方法，在16次重複實驗中，有14次在0.01水平上具有顯著性。
圖片來源：文治·田川
從25天到105天在豐富或貧乏環境中飼養的老鼠的枕葉皮層顯示了不同經歷的影響。與來自貧乏環境的老鼠相比，來自豐富環境的老鼠的枕葉皮層重6.4％。這在0.01水平或更高水平上具有顯著性，大多數其他測量也一樣（深色條）。只有兩種測量沒有顯著性（陰影線）。右側的深灰色條顯示了在列出的每個測量值中，來自豐富環境的老鼠超過其來自貧乏環境的同窩老鼠的案例數量。
圖片來源：文治·田川
樹突棘是神經細胞樹突上的微小“刺”或突起，充當神經元之間許多突觸連線中的接收器。該圖是一種稱為錐體細胞的皮層神經元。來自豐富環境的老鼠的這些細胞上的棘比來自貧乏環境的同窩老鼠更多。
圖片來源：文治·田川
神經細胞之間的突觸連線可以在軸突和樹突棘之間，也可以在軸突和樹突本身之間。囊泡包含化學遞質，當軸突的電訊號到達末端時，就會釋放出來。遞質穿過突觸間隙，並刺激樹突中的突觸後受體位點。突觸後膜的大小被認為是突觸活動的指標。
圖片來源：文治·田川
透過凱爾德·莫爾高德的電子顯微鏡，將老鼠枕葉皮層的大腦切片放大37,000倍。地圖示識了一些組成部分。突觸後增厚的測量值在切片的地圖中用箭頭（a）表示。還計算了突觸連線的數量。結果發現，在豐富環境中飼養的老鼠的突觸連線大約比來自貧乏環境的同窩老鼠大50％，後者每單位面積具有更多的連線，但連線較小。
圖片來源：凱爾德·莫爾高德（顯微照片）；文治·田川（地圖）