日本理研研究所的科学家们此前曾发现,在斑马鱼的脑深部结构中,有两个神经回路,它们在斑马鱼判断战斗输赢的过程中起着至关重要的作用。
研究小组发现,当斑马鱼处于失败的边缘时,神经递质乙酰胆碱(ACh)会触发神经开关,从而在腹股沟间核中产生输家特异性电位(或沿着预先存在的通路加强信号)。
在这一过程中,另一种神经递质谷氨酸也会从内部移动到突触间核神经元突触后膜的表面--这在赢家身上是不会发生的。从根本上说,这种分子激活诱发了一种非常特殊的神经连锁反应,向鱼发出信号:是时候赶紧跑路了。
该图表摘要显示了输掉比赛的鱼大脑中被激活的通路 Kinoshita, M & Okamoto, H/Current Biology/(CC By 4.0)
由于斑马鱼拥有与人类和啮齿类动物相似的神经递质受体、转运体以及合成和代谢酶,因此这种机制很可能存在于大脑构成具有相似保守性的物种中。这种鱼类还与人类共享约 70% 的基因,而我们迄今所知的基因中有 84% 与人类疾病有关。
冈本仁志带领研究小组完成了之前的发现:"所以我很确信,它在其他动物中也扮演着类似的角色。"
研究人员是在将两条雄性斑马鱼放入水箱中进行搏斗后发现这一现象的。在出现明显的优势鱼之后,两条斑马鱼都被安乐死,研究人员对它们的大脑切片进行了深入研究。
虽然从哲学上讲,也许这两条鱼最终都不是赢家,但在神经科学领域,它们之间的差异却是显著的。研究人员认为,了解这种"失败者的转换"可能对治疗社交焦虑和退缩等情绪障碍有重大意义。
冈本说:"有很多研究表明,哈氏神经节与严重抑郁症有关,但哈氏神经节与环间核相连的部分还没有得到很多研究。我确信这一回路很可能与社交退缩等情况有关。"
虽然是初步研究,但这些发现对未来的考虑很有意义,比如抑制 ACh 活性的东西是否会对人类的驱动力、坚持力和心理复原力产生积极影响?
与此同时,研究人员打算继续研究这些输赢回路在生存中所扮演的角色。冈本说:"我们的最终目标是确定这两个回路的真正作用。我们目前的假设是,赢家回路使鱼类专注于自己的内部状态,而输家回路则使鱼类关注外部世界。我们目前正在进行实验来验证这一假设。"
这项研究发表在《当代生物学》(Current Biology)杂志上。