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斑马鱼是一种群居动物。当它们看到本物种的另一个成员时,会相向游动而靠近,就像一个人在鸡尾酒会上转身面对一个正在开着一盘开胃菜讲笑话的人。因此,研究斑马鱼的社会行为背后的分子机制有助于理解人类的社会行为。

现在,来自美国俄勒冈大学生物学教授PhilipWashbourne和JudithEisen领导的研究小组在在一项新研究中表明,一种名为早期生长应答蛋白1(Earlygrowthresponseprotein1,EGR1)的基因突变会扼杀斑马鱼的这种社会行为。它还会破坏大脑中某些神经元产生多巴胺信号,从而影响情绪和社交行为。该研究成果发表在4月6日一期的eNeuro上。

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在人类中,EGR1基因的突变与精神分裂症和抑郁症等心理健康状况有关,而且它们似乎也在自闭症中发挥作用。因此,更多地了解这个基因如何塑造社会行为可以帮助研究人员解开许多具有强大社会成分的复杂条件的生物学基础。

为了测试EGR1的影响,研究人员将成对的斑马鱼放入相邻的水箱中。鱼可以看到彼此,但无法感知来自邻近鱼的任何水运动或化学信号。

研究人员发现,具有正常功能EGR1的鱼倾向于游得更靠近屏障,并在接近其他鱼时朝向它。但是在两个EGR1基因拷贝都发生突变的鱼并没有对它们的邻居鱼表现出特别的兴趣。它们没有靠得那么近,也没有以同样的方式将自己定位在玻璃上。

研究人员还测量了鱼对移动点的反应,这些点像另一条鱼的影子一样移动和飞镖。正如他们在第一个实验中所做的那样,具有正常EGR1的斑马鱼对这些点做出了社交反应,就好像它们是另一条鱼一样。然而,带有突变基因的鱼则没有。

对此,Washbourne认为:“这提供了一小部分参与社会行为的大脑回路,从那里,我们可以上游和下游,并尝试将回路放在一起。”

例如,EGR1基因控制着制造酪氨酸羟化酶的基因的表达,这是人体制造多巴胺所需的化学物质。带有EGR1突变的鱼在其大脑某一部分的某些神经元中产生的这种化学物质较少。

没有尽可能多的酪氨酸羟化酶,多巴胺也会减少。因此,由一个基因引发的多米诺骨牌效应可以通过大脑中影响情绪和社会行为的回路产生连锁反应。

社会行为远比一个基因或大脑回路复杂得多,但Eisen和Washbourne看到了以这种方式看待最基本的社会行为的价值。他们研究的神经元位于一个大脑区域,该区域不仅存在于人类中,还存在于许多其他大脑更简单的动物身上。

不过,人类大脑在许多物种的大脑共享的基本平面图之上增加了更多的复杂性。

对此,Eisen说道:“你可以观察其他动物的大脑区域,这些区域的皮层不像人类那么复杂,可以学到很多东西。”

例如,在这里,研究人员将EGR1与斑马鱼的一种特定社会行为联系起来:跟随另一条鱼。在小鼠或人类中,相同的基因和相关的大脑回路可能会指导不同的社会行为,因为不同的物种可以使用相同的细胞来承担不同的社会任务。

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