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你上班的通勤看起来可能是一件平凡的事情，但它是我们大脑每天必须完成的复杂任务的一个很好的例子:导航、记忆、决策、感官处理等等
研究人员经常使用动物模型，如老鼠，来研究这些行为背后的神经过程
然而，许多用于研究老鼠学习的任务不是“自然的”——它们不是老鼠一生中可能会做的行为
加州理工学院的研究人员现在进行了一项研究，他们测量了老鼠如何穿越复杂的迷宫，提出了一个研究复杂动物行为和学习的新框架
老鼠很快学会了如何在这个陌生的环境中导航，比老鼠一般学习简单但不自然的任务快1000倍
这项研究暗示了我们如何看待大脑和身体在智力中的作用
有趣的是，加州理工学院的研究生在模拟迷宫中的表现与老鼠相似
这项研究是马库斯·梅斯特实验室之间的合作
D
87)，安妮·P
本杰明·福
生物科学教授，彼得罗·佩罗娜，艾伦·埃
电气工程教授
一篇描述这项研究的论文于2021年7月21日在线发表在《电子生活》杂志上
想象一个方向盘放在你面前
当你左边有灯亮时，你必须向左转动方向盘；当灯在你右边亮起时，你必须向右转动方向盘
考虑到只有两个决定要做——左转或右转——你可能根本没有时间去学习这个简单的任务
然而，一只实验室老鼠可能需要大约10，000次试验才能正确学习如何完成这样的任务
即便如此，鼠标可能只有80%的时间是正确的
这项任务虽然对人类来说似乎很简单，但对老鼠来说却不是一项非常自然的任务
研究生马修·罗森伯格和托尼·张讨论了他们观察老鼠在自然环境中学习的新实验装置
信用:加州理工学院 梅斯特说:“在过去的几年里，我们一直在尝试开发更尊重自然动物行为复杂性的实验方法，这些东西与动物在现实世界中的行为更相似。”
在研究生Matthew Rosenberg和Tony Zhang的带领下，该团队开发了一个复杂的迷宫供老鼠探索，该迷宫有63个决策交叉点和64个可能的终点
迷宫里有一个出水口，可以放出一小滴水
研究人员让一只老鼠从家里的笼子里进入迷宫，让它随心所欲地探索一个晚上
一台摄像机跟踪老鼠的运动，并量化探索行为
梅斯特说:“在这项研究中，我们将一只老鼠暴露在复杂的迷宫环境中，打开摄像头，然后走出房间。”
“我们不对动物施加任何影响
我们只是在七个小时后回来，分析那段时间老鼠所做的视频
我们允许老鼠做出老鼠做出的决定，而不是强迫它们接受一些实际上无关紧要的抽象任务
" 在大约一半的实验中，老鼠感到口渴，可以认为是受寻找水的驱动
在另一半，老鼠吃饱了
虽然口渴的老鼠不知道里面有水，但它会有条不紊地探索迷宫
在第一次发现港口后，老鼠平均只需要10次尝试就能找出从它的家笼子到港口的最有效、最直接的路线
最直接的路线需要六个正确的决定
研究中使用的19只老鼠都倾向于遵循某些“探索规则”
“例如，当遇到紧要关头时，鼠标可以选择向左、向右或返回它来的方向
所有19只老鼠都强烈偏好继续前进，而不是掉头
此外，老鼠在探索时倾向于交替向左和向右走
这些“规则”是由经验产生的，还是由基因决定的，还有待发现
随后，罗森博格和张制作了一个迷宫的复制品作为电子游戏，并邀请他们的研究生实验室伙伴以数字方式探索迷宫
学生们的表现与老鼠相似，在相似数量的成功经历后学习如何导航
老鼠“快速”学习的一个关键组成部分是研究人员称之为“突然顿悟”的现象
“在更传统的老鼠学习实验中，比如方向盘任务，实验室老鼠往往学习缓慢，在正确完成任务方面逐渐提高
但是在迷宫范例中，每只老鼠都表现出一种“灯泡时刻”，在这个时刻，它们似乎突然明白了如何在迷宫中导航
“我们看到，对于大多数获得奖励的老鼠来说——对它们来说，口渴可能是一种驱动力——突然有什么东西‘咔嗒’一声给了它们，”张说
“在这个‘啊哈时刻’之后，动物们开始更频繁地走复杂而直接的路径到达水域，这表明它们正在把它们关于迷宫导航的知识整合在一起
" 罗森伯格说:“我们已经找到了一种方法来设计一项利用老鼠核心能力的任务。”
“有些人可能会说老鼠是哑巴，但如果你挖掘它们的核心进化生态位，你就有机会观察到熟练的行为
这让我们能够真正理解学习是如何发生的
"
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