斑馬魚帶我們了解恐懼

2021-02-13 大科技

我們常常說,魚的記憶只有7秒,但是你知道嗎,即使只有7秒的記憶,在面對恐懼的7秒裡,魚也會像人類一樣感到害怕,它們的大腦會像人類一樣發生劇烈的活動和積極的信息傳遞,指導它們對恐懼的對象做出反應。科學家們通過研究斑馬魚害怕時大腦是如何活動的,來找到更多關於恐懼產生的機制和信息,這將有助於科學家開發更好的治療與恐懼相關的精神疾病的方法。

為什麼恐懼很重要?

在我們的日常經歷中,我們經常感到害怕,害怕危險的東西,比如蛇和其他有毒的動物,害怕高處、害怕壞人,等等。在電影《恐懼》中,主角們恐懼的東西也不外如是,史蒂芬的哥哥死於車禍,因此他對汽車和死亡有著天然的恐懼;謝麗爾的父親在屠宰場工作,致使她對肉類心生牴觸;奎德則在6歲時目睹了父母被破門而入的男子殺害的慘狀,血腥的陰影時刻籠罩心頭。這樣看來,恐懼通常來源於親身經歷或者前人經驗。

恐懼在動物身上也可以看到,當一隻動物察覺到可能對它造成傷害的東西時,這種情緒會引起一種快速而短暫的警覺狀態。正如我們在《動物世界》的鏡頭下看到的,斑馬在草原上悠閒地吃草,邊咀嚼邊轉動著眼睛觀察周圍的環境,鏡頭一轉,幾頭獅子潛伏在灌木叢中虎視眈眈,冥冥中好像發令槍一響,獅子躥了出去,但是剛剛還在不遠處吃草的斑馬已經跑出了很遠,動物對恐懼的反應有助於在危險的情況下保護它。人類也是一樣,恐懼感可以讓我們提高警惕性,規避不必要的傷害。

雖然許多研究人員認為恐懼和焦慮是不同的東西,但兩者都涉及一種消極的危險感。焦慮是當我們預感壞事即將發生時產生的情緒;恐懼是當我們真正經歷不好的事情時會產生的情緒。過度的恐懼情緒,是被稱為焦慮症的精神疾病的症狀之一。焦慮症是當今世界的主要精神健康問題之一,目前可用的治療方法較少,而關於恐懼的研究結果將有助於焦慮症的治療。

用動物研究恐懼

通過使用神經成像技術,我們測量到恐懼是由大腦的某些部分產生的,如杏仁核、扣帶皮層和中腦中被稱為中腦導水管周圍灰質區的區域,它們與感官(視覺、聽覺、嗅覺、觸覺和味覺)一起對危險做出反應。但出於安全考慮,進一步的實驗無法再在人類身上進行,因此,我們對恐懼以及大腦如何控制這種情緒的了解大多來自對斑馬魚的研究。

斑馬魚是一種小型水族館魚類,因為它們幼體透明,發育迅速,容易繁殖,大腦結構也和我們的相似,同樣擁有左右腦,具有複雜的神經網絡和許多神經細胞,有傳遞信號的化學物質,因此我們可以用它來研究神經學方面的問題。

斑馬魚的警報物質

斑馬魚受傷時會在皮膚中產生一種特殊的警報物質,向其他斑馬魚發出警告信號,其他斑馬魚聞到後,會更加謹慎,並會成群結隊地遊來對其進行保護。它們還會更不規則地遊動(呈之字形),既降低被吃掉的可能性,又攪動沉積物(海底的樹葉、沙子或泥土)使水變渾濁。有時斑馬魚也會在原地停止不動,降低捕食者看到它們的可能性。在實驗中,神經科學家和行為科學家可以觀察這些行為,以確定魚是否害怕。他們發現,斑馬魚做出這些動作時,它們體內的血糖、血紅蛋白、腎上腺素和去甲腎上腺素等都會升高,大腦中細胞相應激素的分泌也增加了,斑馬魚的恐懼反應跟人類幾乎沒有區別。

2014年,研究人員發現,當警報物質的味道消失時,對斑馬魚的影響並未消失,斑馬魚大腦中會繼續釋放血清素,使它繼續保持謹慎,警惕周圍是否還有捕食者,這種「一朝被蛇咬,十年怕井繩」的狀態,就是我們所說的焦慮症。

當研究人員給斑馬魚注射了一種血清素阻礙劑後,血清素無法再產生作用,結果魚雖然聞到警報物質時害怕,但警報物質消失之後魚兒卻不再感到焦慮。因此這種新藥物有利於治療魚兒的焦慮症。

我們的大腦和斑馬魚的大腦一樣,每天都在處理複雜多變的情況,通過釋放血清素等神經遞質,使你保持警惕來應對可怕的事情。在血清素的幫助下,我們可以在兩種應對可怕情況的策略之間進行轉換:逃離已知的危險,或者謹慎地觀察周邊環境,是否存在未知的危險。而對斑馬魚大腦中血清素阻礙劑的研究有助於我們開發治療恐懼相關的精神疾病的新藥物,改善人類的精神頑疾。

相關焦點

  • 螢光斑馬魚繁殖
    螢光斑馬魚是斑馬魚在科學上的進一步的突破,實現基因的導入式擴展,然而對於螢光斑馬魚今後的發展路線,未來的研究人員又會做出什麼樣的貢獻
  • 斑馬魚繁殖之前的徵兆都有哪些
    ,今天波奇網小編就來說說斑馬魚繁殖之前會有那些徵兆呢。  要想看斑馬魚繁殖錢的徵兆首先是學會看斑馬魚雌雄,其實這斑馬魚雌雄很好分辨,雄斑馬魚魚體修長,鰭大,體色偏黃,臀鰭呈棕黃色,條紋顯著;雌魚魚體較肥大,體色較淡,偏藍,臀鰭呈淡黃色;確定了哪條是雌性斑馬魚之後,就可以開始判斷斑馬魚繁殖的特徵了,也就是怎麼看斑馬魚繁殖,斑馬魚繁殖之前,肚子會明顯變大,並伴隨著一定的脾氣變大,變大煩躁,有的會追著雄魚跑,遊動的時候明顯不如以前靈活
  • 斑馬魚的DNA與人類竟有87%的相似度,孩子們在科普講座中認識「水中...
    18日,武漢外國語學校美加分校的禮堂內傳來陣陣歡呼,孩子們在聽完華中農業大學生物學家陳振夏教授的科普講座《神奇的斑馬魚》後,除了踴躍參加有獎競答,每個人還可以領到一條可愛的斑馬魚。當天,華中農業大學與美加外校籤訂協議,在美加外校設立國家農業生命科學技術科普校外基地,為小學生們普及最新鮮有趣的生命科學知識。 陳振夏教授把魚缸搬到了講臺上。
  • 斑馬魚大腦結構獲精細呈現
    2020-10-28 07:21:00 來源:科技日報藉助新大腦成像方式斑馬魚大腦結構獲精細呈現科技日報特拉維夫10月26日電 (記者毛黎)據當地媒體日前報導,以色列耶路撒冷工學院大衛·森費爾德教授與美國康奈爾大學研究小組合作,藉助康奈爾大學開發的先進顯微成像方法,獲得了成年斑馬魚大腦的精細結構圖像。
  • 不一樣的斑馬魚 || 達達專欄
    作為一種模式生物,斑馬魚(Danio rerio)幾乎是最為人所熟知的熱帶魚了,沒有哪個水族愛好者或者是搞生物的人不認識斑馬魚的,卻很少有人知道斑馬魚這個名字背後是多麼龐大的一個家族。
  • 幼年斑馬魚360度四色視覺:對物體有不同的顏色感知力
    想像一下,如果人類在演化史中無法上、下擺動頭部,那我們眼中的世界會與現在看到的有何不同?斑馬魚的幼魚是科學研究中經常使用的模式生物,具有與我們完全不同的視覺系統,它們或許能幫助我們回答這一問題。斑馬魚的眼睛 幼年斑馬魚的視覺示意圖。
  • 斑馬魚體內的尼古丁戒斷現象為人類成癮提供了線索
    研究人員首次在斑馬魚模型中確認了尼古丁誘發的戒斷,這一發現可以用於測試人類戒斷上癮的治療方法。特雷弗·漢密爾頓是阿爾伯塔大學(University of Alberta)科學學院的副教授,也是神經科學和精神健康研究所(Neuroscience and Mental Health Institute)的成員,他研究了尼古丁對斑馬魚的影響。他考察了兩個主要因素:膽量和運動能力。
  • 走近科學——12名「小小質檢員」打卡環特生物斑馬魚實驗室
    杭州2019年8月1日 /美通社/ -- 「小朋友們,知道什麼是斑馬魚嗎?你們又知道怎樣用斑馬魚來檢測食品、化妝品、藥品的安全性與功效性嗎?」繼上次農業農村部農產品質量標準研究中心生物評價實驗室、浙江省安全性評價技術重點實驗室早期評價基地 -- 環特生物攜手杭州市錢塘實驗小學舉辦斑馬魚實驗室免費開放日之後,7月28日上午,環特生物又迎來了第二次斑馬魚實驗室免費開放日活動,來自杭州市西興實驗小學201班的12名學生及其家長進入公司斑馬魚實驗室參觀學習,感受科學氛圍。
  • 【學術前沿】斑馬魚胰島β細胞的體內發生和再生
    為了更好地理解β細胞再生的正負調控機制,動物模型尤其是斑馬魚成為了我們研究β細胞再生機制的重要材料。美國範德堡大學Wenbiao Chen團隊就當前利用斑馬魚研究β細胞再生的研究進展作一簡單綜述,以饗讀者。 雖然胰島素、胰島素增敏劑、葡萄糖重吸收抑制劑等藥物已經用於糖尿病等的治療,但療效並不理想且還會引起副作用。
  • 與人類基因相似度達87% 斑馬魚為人類篩藥物
    日前,筆者在廣州舉行的全國第二屆斑馬魚學術研討會上了解到,通過斑馬魚平均每篩選250種藥物,就有一種能走向市場。這樣的效率,是傳統細胞模型藥物篩選辦法的4000倍。  斑馬魚的身體小、作用大,因此其本身也成為科學研究的熱點。據介紹,如今幾乎每個月都有四五篇以斑馬魚為研究主角的論文在世界性的學術期刊發表。
  • 武漢文獻中心舉辦「模式生物斑馬魚及基因編輯技術」科普講座
    7月14日,中國科學院武漢文獻情報中心舉辦2018年第2期科學文化漫談——「模式生物斑馬魚及基因編輯技術」科普講座,中科院武漢教育基地青年志願者協會負責人陳正芳為師生、周邊社區居民和青少年,帶來一場生動精彩的科普盛宴。  你知道神奇的斑馬魚嗎?斑馬魚和模式生物有怎樣的聯繫?基因編輯技術發展的「前世今生」又是如何呢?
  • 如何高質量的完成斑馬魚體外受精?
    中國斑馬魚信息中心 常見的斑馬魚問題這裡都有答案,點上方藍字關注。
  • 斑馬魚大腦再生之謎破解!都是新形成神經元的功勞
    人類則不同,我們只在胎兒階段才有這種再生能力。然而,斑馬魚在進化上與人類有親緣關係,因此擁有與人類相同的腦細胞類型。那麼,斑馬魚的再生潛力在人類身上也能被激活嗎?中風、顱腦損傷、阿爾茨海默氏症以及帕金森氏症等目前的不治之症能通過再生治癒嗎?
  • 一條小小的斑馬魚可能會拯救你的生命
    據國外研究報導,生長在海裡的一種叫斑馬魚的小魚,對研究人類的疾病有重大作用。
  • 小小斑馬魚科研有大用 與人相似透明可供觀察
    一種不過指甲大小、身上有著斑斕花紋的熱帶魚,將有一天給我們帶來顯著的健康益處。  這就是斑馬魚,它因身上的斑紋而得名。近些年來,這種原產於印度、孟加拉國等地水域的小魚成為世界各地實驗室的寵兒,被廣泛用於藥物測試等領域。美國政府衛生機構曾在2003年將斑馬魚列為繼大鼠和小鼠之後第三重要的實驗動物;美國食品和藥物管理局也剛剛在8日發文稱讚斑馬魚「在科研的世界裡濺起浪花」。  那麼斑馬魚究竟承擔哪些工作呢?
  • 劉峰團隊合作構建透明免疫缺陷斑馬魚移植平臺
    近年來被廣泛關注的斑馬魚細胞移植平臺,它有著成本低,通量高,易觀察等優勢。造血幹細胞移植是評價造血幹細胞特性和臨床治療惡性血液疾病的重要手段[1]。造血幹細胞移植評價受體往往需要輻照處理,但輻照同時也破壞了造血幹細胞生存的「微環境」[2]。透明斑馬魚Casper突變體的構建,極大的推動了成年斑馬魚移植模型可視化的發展[3]。
  • Science|為何斑馬魚可實現視網膜再生而哺乳動物不行?
    斑馬魚能通過重編程米勒膠質細胞(Muller glia)實現視網膜損傷的完全修復。鳥類中的小雞有部分視網膜損傷修復能力。相反哺乳動物並不能自動修復損傷的視網膜。長期以來我們並不知道為什麼斑馬魚能實現視網膜再生而哺乳動物不能。
  • 構建新的foxn1/Casper透明免疫缺陷斑馬魚移植平臺
    透明斑馬魚Casper突變體的構建,極大的推動了成年斑馬魚移植模型可視化的發展【3】。隨後的研究中,通過將免疫缺陷斑馬魚與Casper斑馬魚進行雜交,得到了一系列可視化免疫缺陷斑馬魚移植平臺,如prkdc-/-/il2rga-/-/Casper移植模型可以實現人腫瘤細胞的移植,並進行藥物篩選【4】。然而,已有的免疫缺陷模型存活率較低,且純和突變體往往不育,同時造血幹細胞移植的評價缺少發育時期依賴性特徵。
  • 恐懼的神經科學原理:當我們感到恐懼時我們的大腦發生了什麼?
    恐懼的神經科學原理:當我們感到恐懼時我們的大腦發生了什麼?但恐怖電影、鬼屋、甚至過山車等經歷與真正的恐怖折磨之間有一個關鍵區別,那就是我們的大腦能夠迅速處理這些威脅,並確定它不是「真實的」。因此,如果我們的感官觸發了恐懼反應,比如在遊樂園裡突然感到地板從我們身下掉了下去,我們的大腦會立即意識到我們並沒有處於任何真正的危險之中,我們處在一個安全可控的環境內。
  • 頡偉孟安明等在《分子細胞》發表斑馬魚配子及早期胚胎組蛋白修飾...
    》(Widespread enhancer dememorization and promoter priming during parental-to-zygotic transition)的研究論文,揭示了斑馬魚親本合子轉換期表觀基因組「擦除和重寫」的轉變模式。