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无脊椎动物的大脑与人类有什么不同

来源:环球科学
加利福尼亚双斑章鱼

最近,当研究人员把几只章鱼泡在含有MDMA(一种人工合成毒品,俗称摇头丸)的溶液中时,它们或许变成了史上最欢乐的章鱼。这听起来像是在争夺“搞笑诺贝尔奖”(Ig Nobel Prize),但从事这项研究的科学家认为,章鱼的异常表现可以帮助我们更好地理解整个动物界社交习性的根源,其他也包括人类的社交习性。这项研究已发表在《当代生物学》(Current Biology)杂志上。新研究的合作者、约翰斯·霍普金斯大学医学院的神经科学家居尔·德伦(Gül Dölen)说:“作为人类,我们喜欢探究自己社会行为的根源,而MDMA正是研究跨物种社会行为的神奇工具。”
MDMA(3,4-亚甲基二氧基甲基苯丙胺的简称)能与神经元中的转运蛋白结合,导致释放出大量5-羟色胺,产生愉悦感和乐群性。由于小鼠和大鼠的反应与人类相似,关于这类药物的研究大多是在这些动物身上进行的。
大约在7500万年前,啮齿动物和人类分道扬镳,走上了不同的演化之路。但人类与章鱼之间又隔了一条5亿年的鸿沟。头足类无脊椎动物的大脑结构与人类的迥然不同,没有皮层、基底神经节和伏隔核等区域,而这些区域通常与复杂的人际行为息息相关。德伦认为,研究5-羟色胺是如何影响如此古老而又与人类截然不同的生物(它与人类之间的差异,远大于人类与老鼠的差异),可以阐明这种化学信号是否一直在调解情绪方面发挥着作用,还是说这种功能是最近才演化出来的。
德伦与论文合作者、伍兹霍尔海洋生物学实验室的研究人员埃里克·恩辛格(Eric Edsinger)一起,把几对加利福尼亚双斑章鱼(一种典型的喜欢独处的物种)放在同一个水箱里。为防止它们打架,每对章鱼中有一只会被笼子扣住,笼子里的章鱼可以透过网眼看到、闻到和触摸到另一只章鱼。不出所料,可以自由游动的那只章鱼会尽可能选择远离待在笼子里的章鱼,大部分时间都待在水池的另一边。
接着,研究人员把这些行动自由的章鱼放入含有MDMA的容器中,然后再重新把它们放回实验容器,情况发生了变化。就和人类在狂欢时一样,这些接触过药物的头足类动物姿势变得放松,频繁移动触角,在水里翻跟头,仿佛是在跳舞。它们也会花更多的时间待在关在笼子里的同伴身边,有时会试图触摸对方,甚至会在笼子周围做出拥抱的姿势。
德伦认为章鱼的反常表现说明,人类的脑区与社会联系和亲和力密切相关,可能只是演化过程中偶然出现的,并非必要因素。她说:“这再次表明,单单关注大脑区域无法告诉我们全部答案,我们需要从分子水平来理解大脑功能。”

撰文:雷彻尔·努维尔(Rachel Nuwer)
翻译:林清
引进来源:科学美国人
本文来自:环球科学
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