分享

《细胞》:这就放弃了?华人科学家发现,决定放弃这个重要行为的,竟然是大脑中的“杂役”星型胶质细胞

 生物_医药_科研 2019-07-10

情感问题着实是十分复杂的一个问题,像什么“追我的人怎么追一半不追了?”、“我追了好久怎么还一点表示都没有?要不要放弃?”之类的问题,奇点糕也是见到过不少。

俗话说坚持就是胜利,但有时候及时止损也十分重要,不然白白花费金钱精力不说,还有可能收获“头铁”、“不撞南墙不回头”或者“死缠烂打”等的评价。放弃常常是一个很痛苦的决定,而这样的决定是如何做出的呢?

近日,美国休斯医学研究所的穆宇博士和Misha Ahrens等,给斑马鱼带上VR设备,对其陷入“困境”后的挣扎进行了研究。他们发现,控制斑马鱼放弃挣扎的关键,竟是以往认为主要起支撑和营养作用的胶质细胞,它们收集了当前行为无效的证据,促使斑马鱼放弃挣扎,停止游动。该研究发表在Cell上[1]。

买过活鱼的朋友可能都有经验,这鱼的挣扎,那是一阵一阵的。拎着鱼在路上走着,不定什么时候就有一股洪荒之力从装着鱼的袋子传到手上,仿佛要脱手而去。就如同鲁迅所说的“不在沉默中爆发,就在沉默中灭亡。”(这真是鲁迅说的)

除了鱼,许多动物在遇到无法战胜的困境时,都会出现习得性无助等等类似的“弃疗”状态[2-4]。毕竟在捕食者嘴里时,保存体力等待时机,趁其不备突然发力的逃脱概率,可比一直挣扎,提醒捕食者牢牢咬住自己大多了

不过,是什么促使动物们进入这样一种暂时的“弃疗”的状态的?研究人员使用他们开发的光片显微镜技术,对幼年期,头部完全透明的斑马鱼,进行了单细胞分辨率的全脑成像。

试验所用VR系统

为了让小小的斑马鱼进入弃疗状态,研究人员们还使用了虚拟现实技术(VR),根据其尾部运动神经元的电信号,模拟出斑马鱼游动时应该看到的画面。随后,研究人员切断了VR的反馈,让斑马鱼无论是加速停止还是左拐右拐,看到的画面都是匀速向前游动

失去了视觉信息的反馈后,这些小斑马鱼不淡定了,它们多次奋力游动,试图摆脱困境,随后又陷入长时间的放弃状态,如此循环往复。其中,在进入放弃状态前,斑马鱼的“挣扎”最为激烈。

即使VR中播放之前斑马鱼游动时记录的画面,它们仍能发现自己看到的运动和自己的动作无关,同样会让其进入放弃状态斑马鱼的放弃是看到的东西和自己的运动解耦造成的!

不过在放弃状态下,斑马鱼并没有闲着。它们虽然对VR中的视觉刺激几乎没有反应,但控制眼球运动的外展核神经元却异常活跃,似乎在不断转动眼球观察四周寻找机会

斑马鱼

(来自wikipedia.org)

在光片显微镜下,研究人员发现,斑马鱼由积极“挣扎”进入放弃状态时,全脑神经细胞的平均活动减少,而胶质细胞的活动在放弃前几秒开始增加

无论是神经细胞还是胶质细胞,在“挣扎”-放弃的循环中时,其中的钙浓度和钙浓度的波动都比有视觉反馈,正常游动时要高。尤其是头几次状态的转换,钙离子浓度波动幅度高,范围广,随后钙离子浓度波动的幅度和范围都逐渐减少。

在整个大脑中,星形胶质细胞中的钙浓度在放弃挣扎前后达到高峰,尤其是延髓侧部一个被称为L-MO的富含神经纤维网的区域,胶质细胞中钙的激增最为一致

此外,斑马鱼陷入粘稠的琼脂糖时,也会出现类似的L-MO区星形胶质细胞活跃。而在有正常视觉反馈,因刺激而非放弃停止游动时却不会出现这一区域的胶质细胞活跃莫非是这些胶质细胞做出的放弃的决定?

放弃时斑马鱼神经胶质细胞(左)和神经元(右)的活动

要知道神经元才是脑中的老大哥,而星形胶质细胞等常常被认为只是给神经元提供支持和营养的辅助细胞[5]。不过近百年前就有人提出胶质细胞积极的参与了神经活动[6],近年来也有越来越多的研究佐证了这一点[7],甚至爱因斯坦的大脑中都有多于常人的胶质细胞[8]。难道这些给神经元“打杂”的小弟,真的逆袭成为行为的掌控者了?

为了验证这一猜想,研究人员使用双光子消融技术精确的杀死了L-MO区中的胶质细胞消融后,这些斑马鱼在缺乏视觉反馈时,进入放弃状态的次数明显减少了,而对它们的自由游动没有什么影响。而使用化学遗传学的方法抑制星形胶质细胞的功能,也可以减少斑马鱼失去视觉反馈时的放弃状态。

此外,通过转入TRPV1受体离子通道,人为的控制L-MO区中胶质细胞的活动,同样可以让斑马鱼进入放弃状态

真是胶质细胞指导了斑马鱼的行为!

进一步研究发现,斑马鱼延髓后侧的一团去甲肾上腺素能神经,将失败的信号传递给了星形胶质细胞,由星形胶质细胞统筹整合,向抑制游动的GABA能神经元发出指令,做出放弃的决定

“你可以把星形胶质细胞看作是游泳失败次数的计数器。”论文作者穆宇博士表示:“这可不是一件简单的工作,要告诉鱼什么时候该放弃,神经胶质必须监测它们的运动尝试,记下反复出现的失败,然后向身体发送放弃的信息。”

或许,将来找到了抑制胶质细胞的方法,让人烦恼困惑的“追一半不追了”的情况就能近乎消失,变成单恋了。

编辑神叨叨

如果你看到这还没放弃的话,就转发一下吧~

如果想及时获取第一手科研资讯,那你绝对不能错过瞬息~而瞬息又推出了全新版块——瞬间。瞬间可以给大家提供更多:

比如全球新药研发的动态;
比如最新学术研究的热辣点评;
比如一线临床医生的所做所思;
还比如,比如你医学工作中的某一个瞬间。

    本站是提供个人知识管理的网络存储空间,所有内容均由用户发布,不代表本站观点。请注意甄别内容中的联系方式、诱导购买等信息,谨防诈骗。如发现有害或侵权内容,请点击一键举报。
    转藏 分享 献花(0

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多