研究发现,老鼠会自然地保持身体距离

麻省理工学院的神经科学家发现了一种大脑回路,可以阻止老鼠与其他看起来生病的老鼠交配。

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麻省理工学院皮考尔学习与记忆研究所的研究人员发现了一种大脑回路,可以防止雄性老鼠试图与生病的雌性老鼠交配。

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图片:Jose-Luis Olivares,麻省理工学院,图片来自 iStockphoto

当有人生病时,想尽可能远离他们是很自然的。根据麻省理工学院的一项研究,事实证明这对老鼠也是如此,该研究还确定了负责这种疏远行为的大脑回路。

 

麻省理工学院皮考尔学习与记忆研究所的研究人员在一项探索其他情况下强大的本能如何在某些情况下被推翻的研究中发现,当雄性小鼠遇到表现出疾病迹象的雌性小鼠时,雄性与雌性的互动很少,并且没有做出任何反应。尝试像往常一样与它们交配。研究人员还表明,这种行为是由杏仁核中的一个回路控制的,该回路检测到生病动物的独特气味并触发警告信号以使其远离。

 

麻省理工学院大脑和认知科学副教授、皮考尔研究所成员 Gloria Choi 说:“作为一个社区,动物能够在社交上与患病个体保持距离非常重要。” “特别是在像老鼠这样的物种中,交配是本能驱动的,当风险很高时,必须能够拥有一种机制来关闭它。”

 

Choi 的实验室此前曾研究过疾病如何影响小鼠的行为和神经发育,包括孕期母体疾病后自闭症样行为的发展。今天发表在《自然》杂志上的这项新研究是她首次揭示疾病如何影响健康人与患病者的互动。

 

该论文的主要作者是麻省理工学院博士后 Jeong-Tae Kwon。该论文的其他作者包括莱瑟姆家庭职业发展神经科学副教授、皮考尔研究所成员 Myriam Heiman 和 Heiman 实验室的博士后 Hyeseung Lee。

 

保持距离

 

对于老鼠和许多其他动物,交配和打架等某些行为是天生的,这意味着当存在某些刺激时,动物会自动参与其中。然而,有证据表明在某些情况下,这些行为可以被覆盖,Choi 说。

 

“我们想看看当动物遇到同一物种的生病成员时,是否有一种大脑机制会调节这些先天的、自动的社会行为,”她说。

 

先前的研究表明,小鼠可以区分健康小鼠和注射了一种叫做 LPS 的细菌成分的小鼠,这种成分在低剂量给药时会引起轻度炎症。这些研究表明,小鼠使用由犁鼻器官处理的气味来识别患病个体。

 

为了探索小鼠在接触患病动物时是否会改变它们的先天行为,研究人员将雄性小鼠与健康雌性或表现出 LPS 诱导疾病迹象的雌性小鼠放在同一个笼子里。他们发现雄性与生病的雌性的接触要少得多,也没有努力去骑乘它们。

 

然后,研究人员试图确定这种行为背后的大脑回路。处理信息素的犁鼻器官进入杏仁核的一部分,称为 COApm,麻省理工学院的团队发现该区域因注射了 LPS 的动物而被激活。

 

进一步的实验表明,COApm 中的活动对于在生病的雌性存在时抑制雄性的交配行为是必要的。当 COApm 活动关闭时,雄性会尝试与生病的雌性交配。此外,人为刺激 COApm 抑制了雄性的交配行为,即使它们在健康的雌性周围也是如此。

 

疾病行为

 

研究人员还表明,COApm 与杏仁核的另一部分称为内侧杏仁核进行通信,这种通信由一种称为促甲状腺激素释放激素 (TRH) 的激素进行,对于抑制交配行为是必要的。Choi 说,与 TRH 的联系很有趣,因为甲状腺功能障碍与人类的抑郁和社交退缩有关。她现在计划探索内部因素(如精神状态)可以改变 COApm 回路中的 TRH 水平以调节社会行为的可能性。

 

“这是我们未来试图探索的事情:甲状腺功能障碍与控制社会行为的杏仁核回路的调节之间是否存在联系,”她说。

 

这项研究是 Choi 实验室研究神经免疫相互作用在协调“疾病行为”中的作用的更大努力的一部分。例如,他们正在研究的一个领域是病原体是否可能试图控制动物的行为并刺激它们更多地社交,从而使病毒或细菌进一步传播。

 

“病原体也可能有能力利用免疫系统,包括细胞因子和其他分子,以相反的方式参与相同的回路,以促进更多的参与,”Choi 说。“这是一个遥远但非常有趣和令人兴奋的想法。我们想在网络级别检查宿主与病原体的相互作用,以了解宿主与病原体如何不同地利用相同的神经免疫机制来分别控制或传播社区内的感染。例如,我们希望通过它们在社区内的互动来跟踪生病的动物,同时控制它们的免疫状态并操纵它们的神经回路。”

 

该研究由美国国家心理健康研究所、JPB 基金会、西蒙斯社会脑博士后奖学金计划中心和皮考尔奖学金计划资助。

https://news.mit.edu/2021/mice-sick-distance-brain-0331

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