《Cell》世界杯专题：不俗的预测能力

　　

生物通报道：6月11日全球足球盛典：FIFA 2010 World Cup在南非拉开帷幕，世界各地顶级的足球运动员，裁判和评论家都汇集于此。为了能参与此次盛会上，这些足球运动员展示了其精湛的控球技术，这主要体现在三个方面：快速冲刺，极短的反应时间，和强悍的韧性。最新出版的《Cell》杂志推出了“Cell Culture”专题，在分子和细胞的角度找到了生物的这三个体育运动特征。

预测能力

普通的球员和顶级的球星的一个关键区别就在于他们的反应速度，足球球星们能在瞬间对对手的行动做成反应，将他们远远的抛在脑后，令观众叹为观止。实际上在对专业运动员的研究中发现，这些运动员不仅反应敏捷，而且能预测到对手的行动，举个例子，世界著名的守门员都能在罚球时预测到正确的方向，守住球门。不知这种“心灵感应”过程中的神经反射活动是什么？

研究发现其中的一个原因可能是因为这些运动员具有镜像神经元（mirror neuron），这种神经元的功能正是反映他人的行为，使人们学会从简单模仿到更复杂的模仿，由此逐渐发展了语言、音乐、艺术、使用工具等等，科学家认为这是人类进步的最伟大之处之一。

脑中的神经元网络，一般相信是储存特定记忆的所在，而镜像神经元组则储存了特定行为模式的编码。这种特性不单让我们可以想都不用想，就能执行基本的动作，同时也让我们在看到别人进行同样的动作时，不用细想就能够心领神会。比如说，约翰在瞬间就理解玛莉的举动，是因为该动作不只发生在他眼前，实际上也同时出现在他脑中。而传统探究现象学的哲学家早就提出：对于某些事，人必须要亲身体验，才可能真正了解。对神经科学家而言，镜像神经元系统的发现为该想法提供了实质基础，也明显改变了我们对人类理解方式的认知。

另外一项针对职业篮球运动员的分析中也发现，这些职业运动员具有业余的运动员所没有的镜像神经元反射，能预测到一些运动场景的结果（Aglioti et al.）。

其实最开始科学家们研究镜像神经元是在研究大脑的运动皮质，特别是掌管手及口部动作的F5区，想要了解其中神经元的放电型态，与执行特定动作的编码关系。他们记录了猕猴脑中个别神经元的活性，同时也将各式各样的刺激用在猴子身上。当猴子执行不同的动作时（譬如伸手去抓玩具或食物），就能够观察它们脑中特定的神经元组同步活化的情形。 　

科学家们从这样的实验中，注意到一些奇怪的现象：当有人伸手去抓食物时，猴子脑中的一组神经元也活化了，就跟他们自己伸手去抓食物时一模一样。一开始，科学家们怀疑这个现象是由一些平常的因素造成，好比说猴子在观察我们的行为时，也进行了未受注意的动作。但当他们想办法排除了这种可能性以及其它因素（好比猴子预期会有食物的供应）之后，才体认到这种与观测行为相连的神经放电活性，是行为本身在脑中的真实呈现，与这项行为的执行者是谁并无关联。

目前，科学家还不清楚，究竟镜像神经元系统属灵长类所独有，还是其它动物身上也找得到。研究人员正在大鼠身上测试，想看看这种动物是否也具有镜像神经元的反应。这种脑中的镜像机制，有可能是演化晚期发展出来的能力，如此才能够解释，为什么人类会比猴子拥有更广泛的镜像反应。不过，由于刚出生的婴儿及仔猴就能够模仿伸出舌头一类的简单动作，因此，针对看到的行为建立镜像模组的能力，可能是天生的。

（生物通：万纹）

参考文献：

S.M. Aglioti et al. (2008). Nat. Neurosci. 11, 11091116.

R. Mukamel et al. (2010). Curr. Biol. 20, 750756.

原文摘要：

Cell Culture
Summary
On June 11th, the best soccer players from around the world will meet in South Africa at the FIFA 2010 World Cup. To reach this level of competition, these players combine phenomenal ball-handling skills with three major characteristics: fast sprinting, rapid reaction times, and ferocious tenacity. This issue's Cell Culture explores these three athletic qualities from a molecular and cellular perspective, but first we delve into the design details of FIFA's newest soccer ball.