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当面临潜在威胁时,斑马鱼选择继续交配而不是逃跑。与其他物种不同,这种令人惊讶的反应似乎是由大脑中对信息素信号作出反应的特定区域控制的。

哈佛大学(Harvard University)和诺华生物医学研究所(Novartis Institutes of BioMedical Research, NIBR)的科学家们的这些发现阐明了基础生物学的一个重要方面,因为研究人员将斑马鱼用于模拟影响社会行为的神经系统疾病,比如自闭症和精神分裂症。这项研究发表在《当代生物学》杂志上。

哈佛大学干细胞与再生生物学教授、该研究的资深作者马克•菲什曼(Mark Fishman)表示:“动物和人类会做出行为决定,这些决定受环境挑战的控制,并受其内在驱动力的调节,但人们对这些选择的生物学原理知之甚少。”“我们研究了斑马鱼物种生存的关键决定,让它们在交配和躲避威胁之间做出选择。”

为了模拟威胁,研究人员使用了“皮肤提取物”,这是一种复杂的混合信息素,当斑马鱼受伤时就会释放出来。当暴露在这种物质下时,斑马鱼通常会表现出强烈的报警反应,游到水箱底部附近很快,然后就会结冰。

但当斑马鱼交配时,它们却忽视了这种威胁。此外,它们不需要交配就能忽略这种威胁——暴露在“交配水”中就足够了,而之前交配的条件是斑马鱼。这向研究人员表明,这种行为是由于生殖信息素在水中释放。

在更深入的研究中,研究人员使用实时成像技术来识别被交配和威胁刺激激活的特定大脑区域。

“当我们同时呈现两种刺激并观察大脑时,我们基本上只看到了对生殖刺激的反应,而不是对引起恐惧的刺激的反应。”更有甚者,以前被恐惧刺激激活的区域现在被抑制了。

斑马鱼的选择与包括人类在内的许多其他动物相反。

孙说:“这种鱼完全无视一种通常非常有害、令人恐惧的刺激,这真是出乎意料。”“对于斑马鱼采用这种策略的一个潜在解释是,它们产卵时是外部受精的。人类和有生命的鱼类做出了相反的决定,逃离威胁,因为它们需要生存,以繁衍下一代。”

随着对斑马鱼生物学的更好理解,研究人员可以利用动物模型来研究社会和其他行为。

“研究斑马鱼的正常行为很重要。然后你可以把斑马鱼作为影响社会行为的疾病的模型来研究,比如自闭症和精神分裂症。“一旦你定义了一种成熟的行为,并知道大脑负责这种行为的区域,那么你就可以创建行为不同的基因模型,并将其用于药物发现。”

虽然人类的大脑比斑马鱼的复杂,但它们仍然有一个原始的组成部分。

“我们对周围的世界都有某种天生的反应。人们希望人类可以在一定程度上调节这些。但另一方面,你的边缘系统——你的‘鱼脑’——将在你在不同情况下的反应中发挥重要作用,”菲什曼说。“我们预计,基础电路的元素将被保存下来,并用于其他物种的类似目的,尽管是以物种特有的方式发挥作用。”

这项研究由诺华生物医学研究所资助。

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://news.harvard.edu/gazette/story/2019/07/study-reveals-zebrafish-make-an-unexpected-decision-when-faced-with-conflicting-opportunities/

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