【Journal Club筆記】斑馬魚的腦筋急轉彎,失蹤的鄰居與熟悉的陌生人

閱讀時間約 3 分鐘
我的朋友們都去哪了?
接下來要說的這件怪事,請各位一定要相信我。
昨天,我跟鄰居聊到一半,原本一切正常,但奇怪的事發生了!他們慢慢得變透明,然後消失不見,留下驚慌的我。放眼望去,原本熱鬧的小鎮,竟然也已杳無人煙。更奇怪的是,過幾天又突然恢復榮景,熟面孔再度出現,卻讓我覺得很陌生。
經歷這段詭異經歷後,油然而生的想法:「我會不會是下一個消失的神經肽?

成群與獨行,改變腦袋的社群力量

  相信大部分的人都看過皮克斯的腦筋急轉彎?面對瞬息萬變的環境,大腦裡的各種機制會做出相應改變,去年發表於《Nature》的論文提到,斑馬魚腦裡的神經肽( neuropeptide ) Pth2 的表現量會因接觸同伴而提高,而在孤身一魚時降低,尤其在幼魚階段,改變發生的速度非常之快。
Pth2的表現量會因群養或獨居而變 / Lukas Anneser et al., 2020
  神經肽是一種神經傳遞物質,像公文一樣在專責單位間遞送,負責建立神經元間的溝通橋樑,不過這邊的行政效率絕對快上許多。上面除了c圖外,上下的紫色線分別表示單獨(下)、群養(上)的Pth2表現量,延伸出的範圍是標準差。以此為標準,比較隔離後進入群養環境 (a),和從群體突然被隔離 (b) 的差異程度,發現幼魚(Larvae)在兩種情況下,都能很快的表現出高統計顯著性(*越多差別越大),不過再長大一點,到稚魚(Juveniles, c圖)階段,就需要更長時間才有差異,而到成年(Adults, d圖)時,實驗則會操作一週才會出現明顯的差異性。
成魚Pth2的表現量 / Lukas Anneser et al., 2020
Ok! Ok!雖然住在斑馬魚大腦裡的設定有點奇葩,這樣我就懂了,所以是那群人做的對吧?就是他們讓這隻斑馬魚一下單獨飼養,一下群養,所以鄰居們才會這樣突然不見,又突然出現一堆新人。
唉!你給我小心一點,看那邊不是有你的同伴嗎?你不是孤單一人啦!
阿......可惡,竟然連我也要消失了.....。

70赫茲的斑馬魚,誰才是我的同伴?

  知道群養跟單獨飼養會影響Pth2表達後,接下來的問題是牠們怎麼判斷同伴在不在身邊?可能的方法有三種,分別是嗅覺、視覺跟觸覺,結果發現有影響的是觸覺,而且飼養密度越高會有更多的表現量
  世界上最孤獨的鯨魚「52赫茲」,因為發出的聲音頻率範圍與其他鯨魚不同,剛開始被發現時,媒體以他獨特的聲音為由,冠上了孤獨的稱號,然而以科學家的觀點來看,就算他的聲音很獨特,還是可以被聽到的。不過,對斑馬魚來說就不是這樣了,一般幼魚尾巴擺動的頻率約落在60-70Hz不在這個頻率範圍內的振動,斑馬魚都不會認為同伴在身邊
什麼機制調控Pth2? / Lukas Anneser et al., 2020
  畢竟觸覺也不是隨便碰就有反應的,從上圖c中可見,不管豐年蝦(Artemia)的密度多高,Pth2的表現量仍然很低,因為牠們的振動頻率和斑馬魚不同。不過,另外以壓電執行器(piezo actuator)在水裡製造70Hz的振動,由上圖d的數據可見,如果只是固定輸出的振動,魚也不會有反應,但隨機的振動就能騙過斑馬魚,讓牠以為旁邊有同伴存在,作者認為這樣的差異來源於振動久了斑馬魚會習慣,我是認為同伴不會一直游泳吧?
  從這篇論文,可以知道社會環境會調控神經肽,表現出行為跟生理的可塑性,除此之外,因應觸覺刺激做出反應的機制在其他物種上也有發現,經過越來越多的研究,相信我們會更了解環境怎麼影響大腦,大腦又是怎麼做出反應。

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