距離產生美？距離有了，大腦也起變化了

2020-12-05 科學大觀園雜誌

近日，由德國馬克斯·普朗克腦研究所的Erin Schuman領導的一個國際研究小組發現了一種腦分子，它的作用類似於「溫度計」，可以追蹤反映環境中是否存在其它動物。

斑馬魚大腦中神經肽Pth2的表達水平可以追蹤反映環境中其他生物的存在和密度。

保持社交距離、進行自我隔離會如何影響我們的大腦？近日，由德國馬克斯·普朗克腦研究所的Erin Schuman領導的一個國際研究小組發現了一種腦分子，它的作用類似於「溫度計」，可以追蹤反映環境中是否存在其它動物。

不同的社會環境會對動物的行為造成長期影響。舉例來說，保持社交距離可能對人類和其它動物（包括斑馬魚）造成毀滅性的打擊。此前，科學家們一直不太清楚大腦是如何感受社交環境的。

為了探究神經元基因是否會對社會環境的劇烈變化做出反應，研究生Lukas Anneser和同事們一起將斑馬魚分成單獨生活和群體生活兩組進行飼養，並利用RNA測序技術測定了數千個神經元基因的表達水平。

「我們在單獨飼養的斑馬魚身上觀察到幾種發生一致性變化的基因，其中之一是甲狀旁腺素2（pth2，編碼大腦中一種相對未知的肽）。有趣的是，pth2的表達不僅與環境中是否存在其它斑馬魚有關，它還會隨著魚群密度的變化而變化。我們吃驚地發現，被隔離後，斑馬魚大腦中的pth2消失了，然而一旦水箱內出現其它斑馬魚，pth2表達水平又會迅速升高，就像溫度計的讀數一樣。」 Anneser說。

在這一發現的激勵下，科學家們決定將被隔離的斑馬魚放回群體中，測試這種影響是否會因此逆轉。

「和同伴們相處30分鐘後，此前被隔離的斑馬魚大腦中的pth2表達水平顯著恢復了。12小時以後，差異消失，獨居魚腦中的pth2表達水平變得和在群體中成長的其它同類一樣。」 Anneser說，「調節過程如此之快出乎我們的預料，這表明基因表達和環境之間存在非常緊密的聯繫。」

那麼，動物使用哪種感官模式來感知同類並驅動基因表達變化呢?「事實證明，控制pth2表達的感官通道不是視覺、味覺或嗅覺，而是機械感覺——它們實際上『感覺』到了鄰近遊動魚類的物理運動。」Schuman解釋。

機械感受和水的運動能夠讓斑馬魚感受到同伴的存在，並且刺激其大腦中激素的分泌。這要歸功於魚類特有的一種器官——側線。

為了測試機械感應在驅動pth2表達中的作用，研究小組破壞了斑馬魚側線內的機械感應細胞。結果發現，在之前曾被隔離的動物中，側線細胞的消失使它們無法在群體環境下恢復大腦中的pth2表達水平。

「很明顯，其他個體的存在會對動物的資源獲取和最終生存產生巨大的影響——因此，pth2這種神經激素很可能會調節社會化大腦和行為網絡。」 Schuman總結道。

（部分圖片來源於網絡）

◎編譯 | 橘子

◎審稿 | 西莫

◎責編 | 陳之涵

◎期刊來源 | 《自然》

◎期刊編號| 1476-4687

◎原文連結：

https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-12/m-wsd120220.php

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