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隔离30天后,它们的脑细胞缩小了两成

时间:2020-03-18 10:43:20 作者: 来源:51区未解之谜网 手机阅读

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由官方微信《一切》杂志的“带科学回家”撰写的。最近几天,许多大朋友和孩子不能去上班和上学,这使他们感到与世隔绝的不舒服。然而,在一些办公室工作人员开始与他们的同事再次取得联系后,他们不知道如何聊天。办公室和食堂出现了芬兰式的安静礼仪。甚至一些小学生也从楼上跳下来,用他们的生命来抵制网上课程,因为他们的父母责备他们没有认真对待网上课程。

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3年3月3日,河北省石家庄市明珠花园小学五年级学生和父母在网上上课时,从楼上连续跳下。


根据我们自己的经验,我们知道孤立对人有影响,但是这种影响有多大,它的生理和心理方面是什么?


事实上,一些研究发现,在长期孤独或失去社交活动后,人类动物会变得害怕社交,变得保守。已故认知和社会神经科学中心主任、芝加哥大学神经科学教授约翰·卡乔波十年前指出,人类大脑等社会性动物在脱离社会时会进入自我保护模式,因为孤立和孤独是一种负面信号,会促使个体采取自卫和自我保护行动。


查看相关证据2014年发表在《心身医学》上的一项研究发现,当草原田鼠和它们的配偶(草原田鼠是一夫一妻制)分开一段时间,然后被置于一个开放的环境中时,孤独的草原田鼠不太愿意探索环境,并且比那些和配偶在一起的草原田鼠表现出更多的逃避行为。


草原田鼠


孤独的草原田鼠不太愿意呆在空旷的土地上。它们倾向于绕着边缘跑,因为中心更容易被捕食者发现。将


只分离的草原田鼠置于图中圆形区域的开阔区域后,它们比未分离的草原田鼠更倾向于绕圆形区域奔跑。照片来源:约翰·卡乔波有时这种自我保护会让人充满负面能量。2009年,卡乔波和他的同事在《认知神经科学杂志》

上发表了一项大脑成像研究,发现单独大脑的颞顶连接更活跃,并且该区域与负面社会信号有关换句话说,孤独的人更关心负面能量,对他人的负面行为更敏感。


颞顶叶连接(红色圆圈)图像来源:wikipedia


和一些最新的前沿研究也发现,孤立的孤独感还可以减少啮齿动物的大脑神经元和神经元连接的体积美国托马斯·杰斐逊大学的神经科学教授理查德·斯梅因是研究隔离和孤独对啮齿动物大脑影响的先驱。为了研究隔离对群居动物身心健康的影响,斯梅因和他的同事在老鼠身上进行了实验,并在2018年11月的神经科学学会年会上做了报告。

隔离带来的最显著的环境变化是活动面积的减少和社会距离的扩大。为此,他们设计了两种老鼠房子。第一个非常宽敞有趣。里面有各种各样的玩具。老鼠可以自由活动和社交,这类似于带有娱乐设施的豪华住宅。



本研究中有两种不同的生活环境:左边是一个具有娱乐和社交功能的宽敞的鼠屋,右边是一个没有娱乐和社交功能的孤立鼠屋照片来源:理查德·j·斯梅恩e


,而另一个是老鼠的狭窄的住处——美国标准研究用的鼠笼这个笼子的大小是25.4*19*15.24立方厘米。里面没有玩具。所有的边都是透明的。每个笼子都是一只老鼠。老鼠是相互隔离的。尽管老鼠可以透过笼子看到彼此,并通过声音相互交流,但它们不能相互接触。


每个人都有自己的品味。在左边的豪宅里,老鼠可以在玩具里拉屎而不会被发现。然而,在右边的小房子里,朋友们会隔着屏幕看便便,并会被强迫在楼上看便便。如果你想埋葬便便,你会看到楼下的朋友看着自己...不可能不崩溃(雾)


|在1992-012年,美国更新了《实验动物护理和使用指南》。由国家健康研究所资助的研究将为老鼠提供比前一版本(右)更大的笼子图片来源:美国威斯康星医学院约瑟夫·图林/生物医学资源中心


为了研究隔离对小鼠大脑的影响,首先,应该培养一组原本自由自在但突然失去所有被禁小鼠的小鼠。因此,研究人员在舒适的环境中饲养了几代“自由人”老鼠然后当一些老鼠3个月大时,他们把它们从豪华的房子搬到标准的住宅。


分离的小鼠有非常明显的反应,它们会发出痛苦的呼救声。密歇根大学分子和行为神经科学中心主任胡达·阿基尔说,当啮齿动物聚集在一起时,它们发出的超声波与它们被隔离时发出的声音完全不同。当被隔离时,啮齿动物会发出求救信号,它们的大脑会加速遗忘和恐惧相关的记忆。


。在这些小鼠被分离30或90天后,研究人员取出小鼠的大脑,然后用高尔基染色法对神经元进行染色,以便观察它们的变化


这些研究人员发现,在隔离一个月后,神经元轴突的大小(轴突是传递信号的神经元的结构)和树突的长度(轴突是接收信号的神经元的结构)没有显著变化,但感觉和运动皮层中神经元的体积减少了20%幸运的是,树突棘(即神经元之间的突触形成位点)的数量增加了17%树突棘对学习和记忆非常重要。当我们学习的时候,当神经元之间建立了新的联系,树突棘的数量就会增加树突(白棒)上的



树突棘(白点)。来源:wikipedia


。这表明神经元希望通过增加树突棘来增强交流,以弥补因神经元萎缩造成的损失换句话说,一个月的隔离对老鼠的大脑有不良影响,但是大脑可以自我调节。


但是隔离3个月后会发生什么?


Smeyne发现,分离90天后,神经元的各项指标发生了显著变化,树突长度、轴突长度和神经元细胞体积减少了20%-25%斯梅因认为,更可怕的是树突棘的数量也减少了20%,这表明神经元不再试图通过增加树突棘的数量来弥补体积的损失。


为了继续研究隔离对小鼠大脑分子水平的影响,在与杜克大学神经学家劳里·桑德斯(Laurie Sanders)和匹兹堡大学神经学家迈克尔·齐格蒙德(Michael Zigmond)合作的另一项研究中,Smeyne将另一批在豪华住宅中饲养的成年小鼠放在标准笼子中隔离4个月。



他们发现分离小鼠脑源性神经营养因子(BDNF)水平下降了73%,BDNF是帮助神经元生长、成熟和存活的重要蛋白质,而BDNF水平的下降明显不利于脑功能这一发现并不奇怪。过去,许多研究证实,丰富多彩的生活环境可以增加BDNF的表达。

是隔离3个月造成的损失,仅限于神经营养因子。小鼠大脑中的线粒体DNA损伤增加了5倍,表明大脑的DNA修复能力明显下降。目前,尚不清楚这种损害是否是可逆的。



也不例外。Akil及其同事在2011年和2014年的研究发现,孤立的啮齿动物的大脑变得更加抑郁


最初,成纤维细胞生长因子2(FGF2)的表达降低,成纤维细胞生长因子2是分离1-2周的啮齿动物脑中的另一种神经生长因子对人类和许多动物来说,FGF2是一种天然的抗抑郁和抗焦虑物质。如果FGF2分泌过少,人类和动物都容易抑郁


抑郁症的后果无需详细描述早在1996年,发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上的一项突破性研究发现,抑郁持续时间越长而不治疗,海马体萎缩得越严重。海马体是与记忆相关的重要大脑区域。如果它的功能下降,它的影响将超过学习能力。


这些研究没有在更长的时间内隔离小鼠,因为美国动物实验伦理监管机构IACUC规定,实验中使用的社会性动物必须被圈养在能够提供社交和娱乐活动的环境中,并且禁止长时间隔离它们。



IACC关于实验动物福利的规定:必须为实验动物提供娱乐、社交和体育设施

图片来源:研究。UCI。edu/合规/动物护理-使用/研究-政策和指导/环境富集。如果你想对动物的长期隔离进行研究,你需要向国际动物保护联盟提交一份复杂的长期申请。如果违反了IACUC的规定,美国的研究人员将面临严厉的惩罚,比如撤回研究基金,甚至丢掉工作。然而,上述研究也从侧面表明,从动物福利的角度来看,国际动物保护联盟的规定是合理的。


小鼠已经被分离一个月,因此不难理解人类在被分离后变得迟钝和恐惧。

好科学家,你只是想告诉我们,想带着波浪出来的动物是小而单一的,对吗...

(ゥ)

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