Cell子刊:社會性隔離可能影響大腦發育,導致行為異常

作者:佚名 來源:生物穀 日期:22-05-28

        長久以來,普遍的認知中一直將人類判定為是社會動物。而社會的概念,則是由一群人長期生活在一起組成的,這其中的各類設施和環境條件可以滿足人們的各種需求。人際關係則是社會的產物,其存在是為了滿足人類社會關係的需求,通過互相給予東西和接受東西的過程相互接觸。與此同時,在一個社會中,有基於相似性和差異性而產生的亞群體。作為社會動物,人類在亞群體和整個社會中,來獲得食物、保護、教育、舒適和社會提供的各種其他服務。人們在這樣社會性的活動中,來滿足自己自己的需求,也成為社會的一員。

        如果長期沒有社會活動,個體會變成怎樣?下麵這一則對於熊蜂的社會性孤立後的行為學和神經學的新研究或許會對我們有些啟示。

        5月17日,普林斯頓大學生態學與進化生物學係的Yan Wang et al在Cell子刊《Current Biology》上發表的通過對熊蜂的隔離孤立後的行為和基因組學研究,進一步探索了隔離對熊蜂社會性接觸的影響。總體的研究結果向我們揭示了,隔離孤立後的熊蜂在社會性互動中降低了個體間相互作用的特異性;不僅如此,隔離孤立後的熊蜂還表現出大腦轉錄組失調的特征。被孤立後熊蜂大腦發育軌跡不穩定,且具有隨機性。該研究反映了熊蜂需要保持一定的社會接觸。來維持正常的社會行為和神經生物學特征。

        在這項研究中,研究員們利用新的高通量工具,從行為,分子和神經解剖學的角度全麵研究了對熊蜂進行孤立分離後的影響。

        首先他們對熊蜂進行完全的隔離和分組,並將新出生的熊蜂轉移到其它地方飼養,然後待其各自在孤立環境下成長後分析它們各自單獨時的行為,以及與另一隻熊蜂配對時的行為。研究員們發現,當它們處於單獨狀態時,不同的飼養條件下的個體都表現出不同的行為特征。當與同種配對時,以小群體或出生群體飼養的(非孤立)熊蜂表現出類似的行為特征。然而,孤立後的熊蜂比群體飼養的熊蜂,表現出更多的社交互動。為了確定這些差異的神經生物學相關性,研究員們進一步量化了大腦基因表達,並測量了來自每種飼養條件的個體子集的關鍵大腦區域的體積。

        熊蜂們在生命初期就被進行了分組管理,分別進行了大蜂群、小群體蜂、和孤立隔離蜂的飼養處理。而經過孤立隔離後的熊蜂,明顯表現出了花更多時間在社交接觸上的傾向,同時特異性也更強(意味著和某一個社交對象所接觸的粘性更強),而腦部的發育也與群居的蜂群具有更大的差異。

        更具體的實驗結果和數據如圖2所示。基於實驗的觀察和數據分析結果,當它們的胸腔間距離小於2厘米時,實驗員即判定熊蜂們為有社交關聯,當它們相距較遠,即胸腔距離大於2厘米時,則判定沒有社交關聯。與同批實驗的大蜂群或小群體飼養的蜂相比,成對孤立的熊蜂發生與其它熊蜂的胸間距離<2 cm的概率最高,如非重疊標準誤差區域所示(圖2A)。因此,與社群飼養的熊蜂不同,孤立的熊蜂在所有配對中與社會夥伴的聯係時間最多。

        此外,圖2C反映了在社交活動中,各類熊蜂的行為學差異。正值表示在社交活動中,此類行為相比單獨的時候有所增加,而負值則表示減少。被孤立過的熊蜂在靜止、觸角活動、刷洗行為、活動、和快速活動,這5項行為特征中,在其中的五分之四的行為上都表現出與群居蜂的明顯差異,或是明顯更高,或是明顯更低。孤立的熊蜂在社交時會進行更多的靜止和觸角活動行為,但運動和快速運動行為都明顯較少(圖2C)。

        以上的行為學測定結果表明,孤立的和群體飼養的熊蜂在單獨環境中都表現出不安的行為特征。然而,在成對的社交測定中,孤立後的熊蜂在靠近伴侶熊蜂時,對其產生的行為具有廣泛而顯著的變化,它們表現出運動減少,然而靜止和觸角行為的提高。相比之下,群體飼養的熊蜂,其行為不會很大的受到社交的影響。孤立的熊蜂在與伴侶熊蜂的觸角到觸角接觸中花費的時間也顯示出很大的差異,而群體飼養的熊蜂則更均勻。這表明,雖然群體飼養條件的蜂巢外環境改變了熊蜂在獨處時的行為,但隻有孤立的熊蜂在社會伴侶麵前會產生被幹擾的行為。

        而這些行為學差異表明,這些實驗組之間很可能存在著潛在的神經生物學差異。為了更好地了解這些行為變化的分子基礎,研究員使用TM3′seq(一種基於tagmentation的3′富集RNA測序方法)對熊蜂的子集(孤立蜂,n = 16;小群體蜂,n = 15;大蜂群蜂,n = 9)進行了全腦轉錄組測序,如圖3所示。

        (A)基因表達分析分析。有94個基因的表達在孤立和大蜂群飼養的熊蜂之間有顯著不同(DESeq2,FDR<0.05)。同時,有27個基因的表達在孤立熊蜂和小群體飼養的熊蜂之間有顯著差異。維恩圖顯示了這兩組之間重疊的6個基因。群體和蜂群飼養的熊蜂之間沒有差異表達的基因。(B–G)有表達差異的6個基因的歸一化計數,黃色/Col即為大蜂群,紫色Grp即為小群體蜂,深藍色Iso即為孤立隔離蜂。6個基因分別為apoLp, apolipophorins; csad,半胱氨酸亞磺酸脫羧酶; hsp83,熱休克蛋白83; 97hsp,97kDa熱休克蛋白; ltk,白細胞酪氨酸激酶受體; srrm2,絲氨酸/精氨酸重複基質蛋白2。

        綜上,研究結果表明,隔離會增加其後的社交互動差異,並且會破壞一定的基因表達和大腦發育。在社會群體中的適量社會交互,是維持大腦正常發育和典型社會行為的重要因素。作為一個持續運行的係統,每個社會都必須滿足某些共同的需求。這些需求因不同類型的社會而不同,因此也是特定社會群體中的基本需求。而沒有組成這個群體的個體,也就是說,社會群體就無法存在,就像沒有細胞的有機體無法存在一樣。社群的存在為其成員提供營養和所需品,還可以保護成員免受自然危險和敵人的傷害。

        也許這樣一項熊蜂的研究,對於當下因為疫情而改變了社會生活方式的我們,有一定的啟示意義。與熊蜂相比,人的社會性團體合作更是引入了新的創造和新的需求,這不僅涉及個人,更涉及整個社會。人們通過文化傳播來滿足更高一層次的需求,並且通過學習,通過知識和態度的傳遞,產生文化的傳播和積累。所以,雖然疫情之下有很多的不得已,但也許學習和網絡活動可以一定程度上維持相應的社交體驗和精神需求。

關鍵字:大腦發育

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