对草原田鼠的研究为理解社会纽带如何形成提供了令人惊讶的新见解。
草原田鼠是一种小型中西部啮齿动物,以“安家落户”著称,这种倾向在哺乳动物中很罕见。配对伴侣形成纽带,共享一个巢穴,并共同抚养幼崽。在实验室中,一只配对后的田鼠会为了接近其伴侣而努力工作。草原田鼠甚至表现出对伴侣的同理心,当伴侣感到压力时它们也会感到压力,并通过触摸来安慰对方。
利用过去几十年的生物医学进展,科学家观察了神经元的活动。他们以极其精确的方式操纵基因活性,检查特定大脑区域中单个基因的功能。以草原田鼠为研究对象,研究人员正在了解纽带是如何形成的,早年生活如何塑造关系,以及为什么当关系破裂时我们会感到痛苦。
早期线索
近50年前的一个秋天,当时还是伊利诺伊大学年轻生态学家的洛厄尔·盖茨检查了藏在草丛和三叶草中的陷阱。他注意到,他捕获的一种啮齿动物——草原田鼠——的行为与其他物种不同。特定的雄性和雌性配对总是同时出现在陷阱中。盖茨和他的学生收集的数据表明,草原田鼠属于一夫一妻制的物种。
盖茨并不是第一个提出草原田鼠是一夫一妻制的人,但他的工作引起了同事、行为内分泌学家苏·卡特的注意,他们的研究团队一起开始在实验室和野外记录田鼠社会行为的全部范围及其背后的激素。通过20世纪80年代和90年代进行的研究,他们发现雄性和雌性共同分享一个巢穴、抚养幼崽并共同保卫领地。
新工具,新启示
20世纪60年代末,甚至在生态学家开始对草原田鼠的社会生活感到好奇之前,病毒学家就做出了一项发现,最终导致了研究基因、大脑和行为的全新工具的发展。这些科学家正在检查一组称为腺病毒的病毒的DNA,这些病毒会引起普通感冒。他们发现腺病毒样本被他们称为腺相关病毒的病毒样颗粒污染。腺相关病毒可以进入细胞并和平地生活在细胞内部,这使其成为递送DNA以改变细胞功能的 excellent 载体。
为了研究激素在配对纽带中的作用,埃默里大学的拉里·杨和他的同事使用腺相关病毒将加压素受体基因的额外拷贝递送到田鼠的腹侧苍白球中。在这个大脑区域加压素受体水平提高后,这些通常独居和 promiscuous 的田鼠获得了与伴侣拥抱的新倾向。这项工作表明,大脑奖励回路中加压素受体的丰富程度至少解释了田鼠一夫一妻制和 promiscuous 之间的一些行为差异。
十年前CRISPR DNA编辑技术的出现,赋予了研究者对基因及其工作前所未有的新控制。CRISPR是“成簇规律间隔短回文重复序列”的缩写,像分子手术刀一样在DNA上切割。用CRISPR定制基因组是复杂且昂贵的,但这项技术也颠覆了我们对所谓“爱情激素”催产素的理解。
几十年的研究表明催产素参与草原田鼠配对纽带的形成。当其中一位作者(Manoli)与同事合作使用CRISPR删除草原田鼠胚胎中编码催产素受体的基因时,这似乎是一个有希望的实验。我们预计经过基因改造的田鼠会表现出与伴侣建立联系的能力受损。但令人震惊的是,完全缺乏催产素受体的草原田鼠实际上与未经基因改造的同类一样容易形成对伴侣的偏好。
超越催产素和加压素
发现催产素受体对草原田鼠的纽带形成并非 strictly 必需,这表明无论编码催产素、加压素及其受体的基因可能多么重要,它们都不是故事的全部。21世纪的其他工具正在帮助科学家填补我们对社会联系如何形成——以及它们如何重新连接大脑——的理解空白。
过去十年的基因测序工作使得详尽量化任何特定大脑区域中活跃的基因成为可能。其中一项研究在纽带形成过程中检查了跨大脑区域的基因活动。它发现,一夫一妻制的草原田鼠和 promiscuous 的田鼠之间的大多数差异甚至在纽带形成之前就已明显,好像它们的大脑已经为它们特定的社会行为做好了准备。在田鼠反复交配后,一组对学习和记忆特别重要的基因被开启——这是当动物从单身过渡到与特定伴侣配对时可能预期发生的那种重新连接。
从田鼠到人类
草原田鼠的纽带及其形成和影响的机制,为这种演化的神经系统可能是什么样子提供了一个具体的例子。我们看到纽带依赖于将与潜在伴侣相关的特定线索与欲望的感觉联系起来。奖励促使田鼠彼此靠近,蜷缩在一起。有些基因随时准备引导回路学习新伴侣的身份,有些基因似乎稳定纽带,还有些基因负责监督失去的体验。要做到这一点,它们必须以我们尚未完全理解的方式利用大脑的记忆和情感能力。
受草原田鼠研究结果启发的人类研究支持这两个物种的比较。在一项研究中,科学家要求恋爱中的人评价他们与伴侣相爱的程度。他们发现,这些评价预测了当观看伴侣照片时流向他们奖励系统的血量。同样,当人类受试者握着伴侣的手时,这会激活她的伏隔核——草原田鼠中具有催产素和加压素受体的大脑区域之一。
我们对人类情感激素调节器的理解似乎也与我们对草原田鼠配对纽带的理解决一致。温柔的抚摸或性高潮会使人体分泌催产素。但它是一种多功能的激素:当我们与大眼睛的小狗进行眼神接触时,它也会激增。