不再独一无二的大脑

田也

动物王国中普遍存在负责学习与记忆的大脑结构，意味着人与动物拥有共同的进化起源。

无论你是在考前临时抱佛脚死记硬背还是试图记起到底把车钥匙放在了哪里，学习与记忆都是我们日常生活中不可或缺的重要功能。

美国亚利桑那州立大学的神经生物学家尼古拉斯·斯特劳菲尔德与加布里埃拉·沃尔夫近期在《当代生物学》杂志上发表论文称，无脊椎动物大脑中负责学习和记忆的大脑结构及功能中心可能具有相同的功能特征。

大脑中枢是成对的脑叶结构，首次发现于昆虫，被称为蘑菇体，位于节肢动物、海洋蠕虫和扁虫的前脑。

不同物种之间的蘑菇体有着显著的共同点，因此，长久以来，人们都在争论这些结构是独立进化的结果，还是拥有共同的起源。斯特劳菲尔德与沃尔夫的研究显示，所有无脊椎动物的蘑菇体都有一个共同的基础组织模式，表明这个组织遗传自共同的祖先，而这个祖先有可能生活在6亿年前。

“这个基础组织几乎存在于所有物种。如果我们想在人工智能或机器人中模拟学习与记忆中心的话，这将是我们的着手点。”沃尔夫说。她是神经科学跨学科项目的一名研究生。

斯特劳菲尔德与沃尔夫从神经解剖学和化学成分两方面研究了两大类无脊椎动物的蘑菇体。这两大类动物分别是：蜕皮动物，包括昆虫、甲壳类动物以及其他节肢动物，如蝎子和马蹄蟹;冠轮动物，包括软体动物、扁形虫和蛔虫。

借助多种化学染色技术，斯特劳菲尔德与沃尔夫详尽地研究和比较了不同物种之间的神经解剖学原理，发现不同物种的单个蘑菇体神经元的特征相同，同一物种的神经元组织也相同。研究人员发现，不同物种的蘑菇体神经元纤维束的排列结构类似，形成了一个典型的学习网络。

接下来，研究小组分析了蘑菇体的蛋白质表达，结果显示，这些无脊椎动物的蘑菇体中普遍存在3种丰富的蛋白质——DC0、Leo与CaMKII。之前的行为学研究表明，这些蛋白质对学习与记忆能力非常重要，其基因序列与果蝇和大鼠的几乎完全相同。

值得注意的是，这些蛋白质被认为对人类的学习和记忆能力同样至关重要，并且与阿尔茨海默病、唐氏综合征和安格尔曼综合征等神经性病症有关。

继无脊椎动物大脑之后，斯特劳菲尔德与沃尔夫将研究对象转向脊椎动物，比如大鼠、鸟类、爬行类、两栖类和鱼类。

“我们希望弄明白脊椎动物身上是否也有类似的基础组织模式，以及这种模式是否也包含丰富的蛋白质。”斯特劳菲尔德说，“拥有此类基础模式的可能是海马体，相对于存储其他事物，海马体对记忆地点尤为关键。”

人们或许不愿意认同自己的大脑与节肢动物和其他脊椎动物类似，但事实上，它们的组织原理确实相同。生物医学研究人员应该对此很感兴趣。

斯特劳菲尔德认为，证实脊椎动物的海马体拥有这一基础模式，意味着它与无脊椎动物共同起源于6亿年前的古老祖先，这个时间稍早于寒武纪生命大爆发——绝大多数无脊椎动物在寒武纪的短短几百万年中出现。

这也就意味着，在拥有大脑的绝大多数动物——包括人类，但软体动物可能例外——中，负责学习与记忆的大脑组织或许源于一个共同的祖先，并趋异进化成各种复杂的中心。

“跨物种动物间的一致性令人称奇，”斯特劳菲尔德说，“美好到几乎令人难以置信。”

下次，当你想拍死一只苍蝇时，或许会三思而后行。