来源：公家号“科研圈”
撰文：宋志慧
鼩鼱是一种不起眼的小动物，它有个不为人知的“技能”：它的大脑能在冬天减掉 20% 的重量，到春天时又部门恢复。于是我们采访马克斯·普朗克鸟类研究所博士后研究员哈维尔·拉扎罗（Javier Lazaro），请他谈谈那一现象背后的机造，以及它对科学研究的意义。
摄影：Karol Zub。图片由受访者供给。
大脑就像一台细密运做的机器，那使得它比其他器官愈加懦弱。人能够减掉一部门脂肪组织以至捐出一个肾，而不合错误身体安康形成明显的影响，但若是大脑缺了一块可就要出大事了。然而有一种不起眼的小动物，它们的大脑能在冬天削减 20% 摆布的重量，春天时再从头长回来一部门，它就是鼩鼱（qú jīng）。
鼩鼱的大脑是若何变小的？它们会不会在冬天变得更笨，在春天变伶俐？
戴奈尔现象
鼩鼱生活在地下洞窟中，长得很像老鼠，但它不属于老鼠所在的啮齿目，而属于鼩形目（Soricomorpha）。鼩鼱的寿命大约是 14 个月。幼崽在初夏出生，并在出生后迎来第一个生长顶峰；到了夏末，它们的颅骨起头缩小，大脑缩小而且重量下降，到次年二月到达一个最小值；当次年春季降临，鼩鼱将迎来第二个生长顶峰，为繁衍季做好筹办，冬天里“瘦下去“的脑子也会部门长回来。
还有研究显示，类似的变革也发作在白鼬和伶鼬身上。波兰动物学家奥古斯特·戴奈尔（August Dehnel）于 1949 年起首描述了那一现象，后来它被定名为“戴奈尔现象”（Dehnel’s phenomenon）。
拉扎罗说：“当我第一次读到那些文献时，我感应十分吃惊——如斯令人震惊的形态变革竟然不断没有引起科学家们太大的留意！”因而，他主导的第一个项目就是在德国一个小镇附近捕获野生通俗鼩鼱（Sorex araneus），用 X 光扫描丈量大脑尺寸，并对它们停止芯片标识表记标帜，以便停止逃踪丈量。其时他仍是在读博士生。
“通过那种体例，我们第一次可以对个别实时监测鼩鼱颅骨的季节性变革，证明戴奈尔现象是一种极端的形态可塑性（phenotypic plasticity），”拉扎罗说。研究证明，所有个别的颅骨都在冬天缩小，在春天长回来。相关论文于 2017 年 10 月颁发在《现代生物学》（Current Biology）期刊上，并得到了《纽约时报》（New York Times）等媒体的报导，吸引了大量的存眷。
凛冬将至
接下来，哈维尔动手研究是什么样的信号启动了那种大脑变革。在本年 2 月颁发在《科学陈述》（Scientific Reports）上的最新研究中，研究团队通过将鼩鼱饲养在人工情况中，以察看差别情况因素的感化。他们发现，若是连结恒温情况，鼩鼱的颅骨仍然会在冬季到来之际迟缓、持续缩小，但是在春天不会恢复。
摄影：Christian Ziegler | 图片由受访者供给。
与野外情况差别，尝试室里的鼩鼱随时都能吃到充沛的食物，那申明它们大脑的缩小并非冬季食物欠缺、营养不良的间接成果。看起来温度是一个重要的影响因素，不外那一现象或许还遭到日照时间、遗传等因素的影响，那些问标题问题前还没有得到深切研究。“所有那些因素都有待摸索。我们正处在那个研究标的目的的初步，试图理解一个复杂的现象，”拉扎罗说。
缩小大脑可以帮忙鼩鼱节约能量，进而削减对食物的需求。大脑是出名的“耗能大户”，以人类为例，人的大脑重量大约占体重的 2.5%，消耗的能量却占到整体的 20%；而拉扎罗估量，鼩鼱的大脑重量大约占体重的 2.6%，那一比例和人类相当。通过缩小大脑，鼩鼱可以有效削减能量消耗，进而更容易在冬天存活下来。
即便那种变革可能在必然水平上影响鼩鼱的认知才能，那也是值得的。“鼩鼱大脑的大部门脑区在冬天城市缩小，因而我预期鼩鼱的多种行为和认知功用城市遭到影响。事实上，在冬季缩小幅度更大的脑区是新皮层，它凡是被认为和哺乳动物的高级认知功用有关，”拉扎罗说。
对野生动物停止全面的认知才能评估十分困难，不外拉扎罗的另一项研究证明， 鼩鼱的空间认知才能在冬季呈现了下降。他评论说：“空间进修才能的下降可能会降低它们的捕食效率，那在食物欠缺的冬季将成为一个严重倒霉因素。因而，我们认为大脑缩小带来的益处一定抵消了认知才能受损形成的负面影响。”
鼩鼱的大脑若何“瘦身“？
至于详细的变革机造，拉扎罗说：“那个大问题应该由研究大脑可塑性的科学家们来答复。目前研究招致大脑尺寸变革的组织过程或细胞过程的测验考试还很少。鼩鼱大脑缩小和恢复的过程似乎并非由神经细胞的再生或者灭亡形成的。”他们先前的另一项研究发现，在大脑缩小的过程中，新皮层的神经元的胞体味缩小大约 18%，而树突会缩小大约 4%，但那仍不敷以解释大脑的整体变革。拉扎罗推测可能是大脑白量的体积发作了改动，那个标的目的还没有被研究过。
“那个现象自己很有意思，”马克斯·普朗克脑科学研究所的博士后研究员宋坤评论道，他没有参与拉扎罗的研究，“要晓得在小鼠的皮层中，每个神经元都跟上千个神经元有突触联络；那些联络中，神经元胞体上次要都是让它活动减低的按捺性毗连，树突上次要是兴奋性毗连；若是神经元的胞体和树突都差别水平地变小了，那么那有可能会对神经收集的构造产生庞大的影响。”
戴奈尔现象的存在提醒我们，不要轻忽天然节律对生物的潜在影响，尤其是尝试动物。宋坤说：“我们研究的小鼠大都饲养在恒温前提下，我们其实不晓得它们的大脑会不会有天然的季节性变革；若是有，我们也不晓得在恒温前提下长大的小鼠大脑中会发作如何奇异的变革。”
许多研究已经起头利用树鼩（Tupaia belangeri）做为形式动物，用于研究大脑功用或病毒传染。树鼩与鼩鼱有着类似的名字，但两者在分类学上有很大差别，所以戴奈尔现象对那部门研究应该没有影响。
树鼩。摄影：Cymothoa exigua | 图片来自 Wikipedia
不外，若是要研究大脑的可塑性，鼩鼱或许能成为一个不错的察看对象。例如，我们能够间接比力一个个别拥有差别大脑尺寸时，从剖解学到认知才能等各个条理的差别。拉扎罗说：“那关于理解大脑尺寸和形态的功用意义十分有帮忙。弄清晰情况变革、大脑构造变革和大脑功用变革之间的关系，也能够帮忙理解哺乳动物大脑的进化过程。”
参考文献
1. LaPoint, Scott, et al. "Growth overshoot and seasonal size changes in the skulls of two weasel species." Royal Society Open Science4.1 (2017): 160947.
2. Lázaro, Javier, et al. "Profound reversible seasonal changes of individual skull size in a mammal." Current biology27.20 (2017): R1106-R1107.
3. Lázaro, Javier, et al. "Seasonal reversible size changes in the braincase and mass of common shrews are flexibly modified by environmental conditions." Scientific reports9.1 (2019): 2489.
4. Lázaro, Javier, et al. "Profound seasonal changes in brain size and architecture in the common shrew." Brain Structure and Function223.6 (2018): 2823-2840.
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来源：科研圈
编纂：井上菌
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