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发育中的鱼大脑中的催产素决定了后来的社会行为

医学研究 2022-10-08 21:52:09

Credit: Pixabay/CC0公共领域 每当我们决定举办派对、邀请公婆共进晚餐或乘船游览时,我们都会被社交行为中最基本的部分所驱使:与他人一起闲逛的欲望

考虑到与自己物种成员组成群体的动力在整个进化过程中一直保持不变,很明显,社会行为至少在某种程度上是由基因控制的

但是我们的父母和老师帮助我们磨砺我们的社交风度,所以分开先天和后天对这种行为的影响是很难的,如果不是不可能的话

通过对斑马鱼的研究,魏茨曼科学研究所的研究人员与葡萄牙的科学家合作,成功解开了社会行为是如何被植入正在发育的大脑的部分谜题

斑马鱼非常适合研究行为的先天基础,因为它们没有得到父母的养育

“有些鱼类会照顾它们的幼仔,但斑马鱼不会,”教授解释道

魏茨曼分子细胞生物学和分子神经科学系的吉尔·列夫科维茨和教授一起领导了这个研究团队

瑞福

葡萄牙古尔班肯研究所的奥利维拉

“雌性斑马鱼产卵数百枚,由雄性释放到水中的精子受精

她确实给她的后代提供了一个“午餐盒”——一个蛋白质囊,或者蛋黄,它构成了鸡蛋的一部分,但除此之外,她给她的孩子的信息是:自己管理

" 大约四周大的时候,一厘米长的幼鱼,刚刚脱离幼体阶段,开始社会化

虽然不像《海底总动员》中的月鱼群那样完美同步,但它们确实表现出强烈的集体游泳倾向,被称为鱼群

很像人类,他们有寻求陪伴的动机;对它们来说,这个群体在寻找食物、克服水流、躲避捕食者和寻找配偶方面为它们提供了优势

斑马鱼的鱼群行为需要对视觉和社会线索进行复杂的处理,这与人类社交过程中的大脑非常相似

特别是,斑马鱼必须能够识别属于它们自己的“友好”鱼类,而不是不同的,或者更糟糕的,捕食性的物种

为了了解斑马鱼的社会行为是如何发展的,研究人员决定将重点放在荷尔蒙催产素上,这是一种最重要的神经化学物质,已知可以增强社交互动,包括联系

博士后

Ana Rita Nunes和博士生Michael Gliksberg创建了一个系统,探索催产素对斑马鱼幼体大脑发育的影响

他们生产了转基因幼虫,其制造催产素的神经元含有一种细菌基因,编码对抗生素的致命敏感性

然后,研究人员可以通过在水中添加抗生素,在幼虫发育的不同阶段从它们的大脑中清除这些神经元,后来他们观察了斑马鱼成年后的行为

科学家发现,大脑早期缺乏催产素的幼体——具体来说,在生命的前两周——成长为社交能力受损的成鱼,也就是说,在鱼群中游泳

尽管他们的大脑在晚年再生了催产素神经元,但这种能力并没有恢复

这意味着,为了让成年人有能力进行社会行为,他们的大脑必须在大脑发育的关键时间窗内,由催产素以某种方式组织起来,在这个时间窗内,社会特征得以确立

研究人员进一步发现了催产素为成长中的大脑提供社交准备的机制

他们表明,产生催产素的神经元对另一种神经元的诞生至关重要,这种神经元释放神经递质多巴胺,已知多巴胺可以调节奖励和激励的感觉

斑马鱼的大脑在生命的前两周没有接触过催产素,在两个不同的脑区,制造多巴胺的神经元数量减少,与这些神经元的连接数量也减少

其中一个区域负责处理视觉刺激,显然是识别潜在游泳伙伴的关键区域

哺乳动物(包括人类)大脑中的一个类似区域,参与处理社交场合中的视觉线索

它控制眼睛的运动,例如,以特定的顺序扫描面部的不同元素,以破译面部表情

自闭症患者通常没有这种模式,这表明他们的大脑对基于社会的视觉线索的反应不同

斑马鱼的另一个多巴胺缺乏的大脑区域类似于哺乳动物大脑中的一个主要奖赏中心,它参与社会交往的积极强化

在发育的关键早期缺乏催产素也破坏了被称为社会决策网络的神经元连接系统——一组共同处理社会信息的大脑区域

在大脑发育过程中没有催产素的鱼类中,这些中枢之间神经元活动的同步模式与普通鱼类完全不同

“我们的研究表明,催产素不仅仅是一种创造社会纽带和同理心的激素——它在构建大脑系统方面发挥着作用,包括那些参与感觉处理、认知、学习和传递奖励感的系统,”格利克伯格说

努内斯总结道:“催产素以一种对应对社会环境至关重要的方式组织正在发育的大脑

" 这项研究揭示的机制为研究控制人类社会行为的基因程序提供了新的基础,特别是在社会能力正在建立的关键早期,催产素介导的大脑发育变化

对这些机制的理解可能会推动对神经发育性精神疾病的分子基础的研究,这些疾病被认为部分是由基因引发的,包括自闭症谱系障碍

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