蟻群的“神經系統”

蚊子

螞蟻是我們常見的昆蟲之一。它們是典型的社會型群體，個體間具有明確的分工，例如善于步行奔走的工蟻負責外出覓食、建造巢穴；體型較大的兵蟻負責保護蟻群；蟻后負責繁殖后代等。蟻群中明確的分工與人體內各大系統的分工及合作很相像，兵蟻就像我們的皮膚系統，蟻后像是生殖系統，負責大部分工作的工蟻像我們的神經系統。

你也許會好奇，蟻群中地位最低的工蟻怎么會是神經系統呢？原來在一種叫做針毛收獲蟻的蟻群當中，工蟻的覓食行為和人類神經系統中信息的傳遞有極大的相似之處。這是美國斯坦福大學生態學家在一項研究中發現的。

工蟻間的信息傳遞

在針毛收獲蟻的群體中，有一群負責外出探險的工蟻，它們先出門探查周圍的環境，看外面有沒有刮風和發大水，或是蜘蛛等天敵。如果它們沒有回來，那些在洞穴口待命負責覓食的工蟻就知道外面暫時不安全。然后很快又會有下一批工蟻出門探險?？傊斕诫U的工蟻回到巢穴里，說明外面是安全的，于是待命的第1組工蟻就會在3秒內立刻出去覓食。第2組工蟻會在洞穴口待命，等待第1組工蟻回歸時帶來信息。如果第1組工蟻發現的食物很多，第2組工蟻也會立刻行動。第1組工蟻則在放好食物后，繼續在洞穴口待命，形成一個緊湊的覓食鏈。如果第1組工蟻遲遲沒有回來，或是回來后說發現的食物很少，第2組工蟻就不會離開洞穴了。

工蟻們不僅采集食物的效率非常高，而且它們在“評估”風險上也做得非常優秀。它們深知“得不償失”的道理，不會耗費過多的資源去采集較少的食物?？茖W家們認為，這種行為類似于人類神經系統中的反饋調節。

反饋調節指的是神經系統會對人體其他系統的需求做出反應，有的調節起到促進的作用，有的起抑制的作用。舉個簡單的例子，例如當你肚子餓的時候，你的胃會告訴大腦，大腦會提醒你需要進食了，然后你就會去找東西吃，這是身體各系統共同合作完成一個行為的正反饋調節過程；當你吃了很多東西以后，胃部會告訴大腦食物已經足夠了，然后你的大腦就會告訴你別再吃了，你就知道自己已經飽了，這就是一個大腦抑制你行為的負反饋調節過程。在這兩種反饋類型的驅動下，我們人類的身體機能才得以保持平衡。

相似的反饋系統

科學家們把蟻群的覓食行為和人類神經系統做比較，蟻群外出探險的工蟻類似于人類神經系統中的輸入信息，探險工蟻給在洞穴口待命的工蟻提供信息，由后者判斷外出覓食與否。很簡單，如果食物很多，覓食工蟻選擇出門覓食，探險工蟻對覓食工蟻起到了興奮作用，是正反饋機制；反之如果食物量很少，覓食工蟻就不會出門了，是負反饋機制。

我們人類靠兩種反饋機制達成身體需求的平衡，缺少其中一種都會使身體發生異樣，螞蟻也一樣。在工蟻的覓食行為中，一味地相信探險工蟻帶回來的信息是不行的，蟻群得學會抉擇，才能保證自身的安全。例如在1936年，一位生物學家目睹了一群螞蟻圍著一棵樹不停地轉圈，這群轉圈的螞蟻是根據之前來過這里探險的螞蟻留下的信息素蹤跡來行動的。它們沒有思考這里到底有沒有食物，就只是盲目地跟著信息素走，然后越來越多的螞蟻加入這個轉圈隊伍，最終這些螞蟻就累死了。就像人類“正反饋”一樣，當肚子餓了，就不停地吃，吃飽了也不給大腦“負反饋”，以至于吃撐。

如果這些螞蟻和針毛收獲蟻的覓食工蟻一樣認為外頭沒有食物或是有什么潛在危險就不走出巢穴，那就不會發生這樣的事了。覓食工蟻的行為不僅能保證蟻群的安全，還能使它們快速適應新的環境，例如探險工蟻在外出了解新環境后，會回來告訴覓食工蟻，覓食工蟻再告訴洞穴里的螞蟻，這樣幾乎蟻群里的螞蟻都知道外頭的環境是什么樣的，從而做出自己的選擇。

螞蟻的行為和我們人類神經系統的工作機制如此類似，發現這一點有什么用處呢？由于我們大腦內部的信息傳遞非常迅速，并且是發生在分子層面上的，所以通過直接觀察來研究幾乎是不可能的。如果能通過觀察針毛收獲蟻群體的行為，比如準備出門覓食的工蟻與覓食回來的工蟻的交互次數、交互時間等，收集數據并建立數學模型研究人類大腦神經系統，那便是人類大腦神經學一個的重大突破。