大脑中的个体差异
性格差别很大。有些人是大胆的和保守的,他们在面对同样的环境刺激时表现得非常不同。对人类适用的道理也适用于鱼类:它们的行为表现出一系列的个体差异。马克斯·普朗克神经生物学研究所的科学家通过对斑马鱼进行选择性繁殖,发现独特的个性特征会迅速显现,不仅体现在行为上,还会通过在大脑中产生深远的变化。
年轻的斑马鱼只有5毫米长,几乎是透明的。然而,小鱼对外界刺激有一系列的反应。当一些动物听到一声巨响就惊慌地逃跑时,其他的鱼保持冷静。如果这种声音重复,其中一组的鱼很快就学会了忽略它,而其他的鱼从来没有真正习惯它。在这两个极端之间——放松或紧张——还有一系列的行为表达。
卡洛斯·潘托亚和赫尔维格·拜尔团队的同事们现在能够证明,对特定行为特征的选择也能惊人地迅速改变鱼类的大脑活动。研究人员只在非常放松和非常敏感的两组动物中进行交配。仅仅两代之后,被选择为敏感的幼仔的大脑就与冷静的幼仔的大脑有了显著的不同。
在这种透明的小鱼体内,科学家们能够观察到大声的声音激活了它们大脑的哪些区域。这两种极端行为的后代在下丘脑的一部分和所谓的中缝背核的神经元活动上表现出明显的差异。这两个大脑区域的一个明显区别是,下丘脑的塑料部分包含分泌多巴胺的神经元,而中缝核主要产生血清素。多巴胺和血清素是两种重要的神经调节物质,它们也与人类的个性差异甚至精神疾病有关。
“这两个细胞的活性比率大脑区域可以调节个体鱼对声音反应的敏感度以及适应的速度,”卡洛斯·潘托亚解释道。“然而,这当然只是一个组成部分,因为大脑的其他区域都存在差异。”
有趣的是,两组鱼的后代在惊吓反应方面不仅表现出了预期的差异。而在幼虫阶段,更放松的鱼苗也明显较少自发活动。成年后,这些鱼适应新环境的速度比成年跳鱼慢得多。乍一看,这听起来自相矛盾。但也有可能是早期的过度恐惧倾向会抑制后期的压力反应,”Pantoja说。类似的早期应激处理的长期影响在哺乳动物中也有报道。
在这两组鱼中,下丘脑释放多巴胺的部分在惊吓反应中被激活。然而,这个区域是由声音在放松的鱼中,它永远活跃在轻浮中鱼。仅仅经过两代的行为选择,这些动物似乎已经时刻准备着逃跑。
“人格特征在进化过程中转变和固定的速度是惊人的,”赫尔维格·拜尔(Herwig Baier)说。“这一过程在智人群体中可能也会同样迅速。”斑马鱼或许能揭示其中的一些关联大脑这种可塑性的结构和遗传基础。
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