WLeonid Moroz是一个群居的俄国出生的神经科学家和遗传学家,他在十年前就开始研究栉水母,他脑子里有一个相当简单的目标。他想确定这些斑点状的海洋生物在生命树上的确切位置,这些生物通常被称为梳状水母,因为它们用来游泳的梳状突起。
在花了几年时间对栉水母进行测序后,莫洛兹和他的团队发现,这些动物缺少了在其他被认为是密切相关的动物的神经系统中发现的许多基因,如珊瑚和水母。这意味着它们在5.5亿年前就独立存在了分支,可能是地球上最早的动物之一。
莫洛兹说:“看到这一切真是太令人惊讶了。”他几乎像是在海里碰到一群外星人一样。但莫洛兹的研究不仅仅是撼动了生命之树。莫洛兹意识到,栉水母的神经系统是用不同于其他生物的化学语言形成的——不仅是不同的单词,而且是独特的字母表。莫洛兹还发现梳状果冻可以再生初级大脑。
今天,这些发现有一种诱人的可能性,即可能有其他方法来构建或重建大脑。探索这些替代系统可能最终导致革命性的神经退行性疾病新疗法,从帕金森氏症和阿尔茨海默氏症到影响近一半65岁或以上人群的基本年龄相关记忆丧失。通过研究鸡冠果冻,科学家可能会学会如何再生神经元、回路甚至整个大脑,这不仅有助于解决老化问题,而且有助于提高我们的学习能力。
莫洛兹的意外发现并不是第一次改变神经科学的进程,因为有人在简单的海洋动物的大脑中摸索。这项荣誉属于奥地利裔美国神经精神病学家埃里克·坎德尔。20世纪30年代,当坎德尔还是个男孩时,他和他的犹太家庭逃离维也纳前往纽约布鲁克林。20世纪40年代末,当坎德尔进入哈佛大学学习时,纳粹暴行的全貌正逐渐广为人知,他主修现代欧洲历史和文学,并专注于德国作家对纳粹主义的态度。坎德尔的女朋友把他介绍给弗洛伊德,弗洛伊德的作品为记忆、认知、感知和思维“打开了一个无与伦比的视角”。
当时,通过研究海蛞蝓来了解人类记忆是如何工作的似乎有些牵强。
哈佛大学毕业后,坎德尔进入医学院,在精神病学方面做住院医师。他选修了一门脑科学课程,这使他得以在一个神经生物学实验室进行实际工作,这是20世纪50年代早期存在的为数不多的几个这样的实验室之一。后来,当他在美国国立卫生研究院实验室工作时,他学会了如何记录海马体中单个神经细胞的信号。海马体是大脑的一部分,科学家最近确定它对记忆很重要。这是一项高度专业化的工作,但它让坎德尔渴望更多的东西。“当我们结束时,”坎德尔说,“我们问,‘我们从记忆中学到了什么?’”答案是“什么都没有。”“你必须看看学习是如何改变行为的,”坎德尔说。“没有人知道感官输入的本质。”
坎德尔决定,如果他想取得成功,他需要研究比人脑简单得多的东西。他选定了一组海蛞蝓属动物海兔它们以拥有世界上最大的神经细胞而闻名,事实上,它们是如此之大,以至于你不用显微镜就能看到它们。研究海蛞蝓的另一个优势是,它们的神经细胞数量相当有限,总共只有20000个左右,而人类的神经细胞数量估计为1000亿左右。这些细胞仅分布在10个神经元群中,称为神经节。神经节告诉坎德尔,负责任何特定行为的细胞数量都很小。
世界上只有两名研究人员在进行研究海兔当时,他们都住在法国。坎德尔决定与居住在巴黎的捷克斯洛伐克神经学家拉迪斯拉夫·塔克合作,主要是因为坎德尔的妻子对法国首都的喜爱。他最终在陶克的实验室里呆了16个月。
当时,通过研究海蛞蝓来了解人类记忆是如何工作的似乎有些牵强。坎德尔在2006年的一份报告中写道:“大脑科学家强烈感觉到哺乳动物的大脑与低等脊椎动物(如鱼和青蛙)的大脑有着根本的不同。”科学美国人的思维散文但他并没有被劝阻。20世纪70年代,坎德尔与海兔结果发现,创造短期记忆会导致神经细胞间连接的暂时改变,而长期记忆会导致大脑中持久的解剖结构变化。或者,正如他喜欢对朋友和记者说的那样,“如果你还记得这次对话的任何内容,你的大脑将与对话前不同。”
2000年,坎德尔因其在记忆储存的分子基础上的研究而获得诺贝尔生理学或医学奖。如今,87岁的他在纽约哥伦比亚大学经营一个实验室和两个脑科学研究所。坎德尔说:“大脑中有太多我们不了解的问题。”。
今天,Kandel和Moroz继续与海兔,经常合作。最近,莫洛兹的实验室、哥伦比亚大学坎德尔的实验室、麻省理工学院博德研究所和哈佛大学发现,与栉水母一样,海兔似乎有替代或额外的机制来执行大脑的功能。
莫洛兹相信,海蛞蝓最终会为扭转大脑退化问题提供关键,甚至可能提高记忆力和学习能力,直至老年。莫洛兹指出,大脑中的一些神经元海兔似乎能抵抗衰老。“他们显然发现了青春的源泉,”他说。莫洛兹说,他和坎德尔已经完成的工作,“只是冰山一角。”
希拉里·罗斯纳(Hillary Rosner)是一位获奖记者,写的是科学和环境方面的文章。她的作品出现在杂志上《国家地理》、《连线》、《科学美国人》、《纽约时报》,和许多其他出版物。她还是《传记》网站的特约编辑。
这篇报道是由科学慈善联盟作为其“科学对社会”系列的一部分,说明基础科学研究的重要性。










