本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
在幼儿园时，我和我的几个朋友非常认真地学习系鞋带。我记得坐在操场的边缘，把鞋带绕成兔耳朵，一遍又一遍地扭成结，直到完全正确。几年后，吹口哨成了我的新挑战。在乘车去学校或在课间行走的路上，我撅起嘴唇吹气，像舵一样移动舌头来引导气流。最终，在几周的无调呜呜声之后，我吹出了我的第一个音符。
虽然当时我没有意识到，但我的坚持重塑了我的大脑。我们所做的几乎每件事都会改变脑细胞之间的连接——学习和记忆都依赖于这种灵活性。当我们通过练习提高一项技能时，我们会加强参与该技能的神经元之间的连接。在最近的一项研究中，科学家们窥视了活体小鼠的大脑，当时这些啮齿动物学习了一些新技巧。日复一日重复相同任务的小鼠，比那些分散注意力在不同任务上的小鼠，其神经元上生长出更多的蘑菇状附属物簇。本质上，科学家们观察到大脑中实践的物理痕迹。
加州大学圣克鲁兹分校的左毅和她的同事研究了四天内学习不同行为的三组小鼠的大脑中神经元是如何变化的，以及第四组照常生活、没有学习新事物的小鼠。在三个学习组中，第一组每天练习相同的任务，学习如何将爪子伸过有机玻璃笼子的缝隙，以获得近在咫尺的美味种子。第二组练习两项任务：伸手拿种子，以及学习如何吃细面条（一种非常细的意大利面）的滑溜碎片。第三组的小鼠每天在一个装有不同玩具的笼子里玩耍，例如绳索、梯子和网格，它们可以在上面奔跑和攀爬。
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在每天的训练结束后，左毅和她的同事将小鼠带到一边，对它们进行麻醉，并使用牙科钻在它们的头骨上切开一个小窗口，通过这个窗口他们可以看到一部分运动皮层——一块调节运动的脑组织。实验中的小鼠经过基因工程改造，可以表达一种在红外光下发出黄光的蛋白质。左毅和她的团队使用一台极其强大的双光子显微镜检查了发光的神经元，专门寻找称为树突棘的微小细胞结构。神经元通过称为树突的细分支冠接收来自邻居的信号，树突上甚至长出更小的树突棘，树突棘通常呈蘑菇状，头部呈球状，颈部细长。树突棘具有高度动态性，可以弹出来或消失，以加强或削弱神经元之间的连接。
学习新技巧的小鼠和照常生活的小鼠都在其神经元上长出了新的棘，但正在学习某些东西的小鼠生长出更多的由两个或多个相邻分支组成的棘簇。在四天的时间里反复练习伸手拿种子的小鼠，比那些练习两项不同任务或在配备不同设备的笼子里玩耍的小鼠，生长出更多的树突棘簇。此外，成簇生长的棘比单独出现的新棘更有可能存活下来，甚至在四个月后也是如此。
通过显微镜，左毅和她的同事经常观察到在训练的第一天，一个棘从树突中弹出，几天后，另一个棘在它附近弹出。在超过一半的簇中，第一个棘在第一个训练日生长，第二个棘在第四个训练日加入，并且几乎所有学习小鼠的所有簇都在第一天到第四天之间生长。这些观察结果表明，簇是实践如何在物理上在大脑中体现出来的一个例子。这些发现发表在三月份的《自然》杂志上。（《大众科学》是自然出版集团的一部分。）
左毅说：“我认为这是一个非常活跃的过程。” “神经元非常努力地形成簇，将棘彼此靠近放置。即使在第一天的短暂训练期后，一只小鼠也会产生大量新的棘——它们可能产生相当于平常一天的两倍，但这些棘不是成簇的。只有经过反复训练，它们才会成簇。” 单个神经元上的树突棘簇可以加强参与实践任务的两个神经元之间的连接，但研究人员尚未通过实验证明这一点——这正是他们接下来想要做的。
左毅说，这种特定的成簇现象并不常见或得到充分研究，但这并不是科学家第一次观察到神经元生长出新的树突棘作为学习的一部分——尽管像这项研究这样的体内研究比培养皿中脑细胞的研究要罕见得多。在早期的工作中，左毅和她的同事已经表明，树突棘可以非常迅速地出现——在训练课程后一小时内。研究人员一直在争论，重要的是新棘的数量还是棘的大小——它们的蘑菇头似乎随着动物练习得越多而增大，较大的棘比小的棘更稳定。研究树突棘的行为是理解大脑如何存储记忆的更大挑战的一部分。记忆依赖于神经连接的可塑性——这是众所周知的——但科学家们仍在发现神经元制造和断开它们众多连接的精确方式。