为什么我们受到惊吓时会吓呆?一项针对果蝇的新研究指出了血清素的作用
2019-12-03   阅读:595   来源:Sciencedaily

哥伦比亚大学对果蝇的一项研究已经确定,血清素是一种触发人体惊吓反应的化学物质,它是头灯自动反射功能,可对潜在威胁做出即时冻结。今天的研究表明,当苍蝇经历周围环境的意外变化(例如突然振动)时,释放5-羟色胺有助于从字面上(并暂时)阻止苍蝇进入其轨迹。

这些发现发表在《今日生物学》上,为惊恐反应的生物学提供了广泛的见解,这种现象是一种普遍存在的但神秘的现象,迄今为止,几乎所有研究过的动物(从蝇,鱼到人)都观察到了这种现象。

“想像一下和家人一起坐在客厅里,突然之间电灯熄灭,或者地面开始晃动,”哥伦比亚莫蒂默·B·祖克曼(MattimerB.)首席研究员理查德·曼恩(RichardMann)博士说。研究所和论文的资深作者。“您和您家人的反应将是相同的:您将停止,冷冻然后移至安全地点。通过这项研究,我们在果蝇中证明了化学五羟色胺在其神经系统中的快速释放会导致最初的冷冻而且,由于人类中也存在5-羟色胺,因此这些发现也说明了当我们受到惊吓时可能发生的事情。”

在大脑中,血清素与调节情绪和情绪密切相关。但是以前对苍蝇和脊椎动物的研究表明,它也会影响动物运动的速度。哥伦比亚研究人员的最初目标是更全面地了解这种化学物质是如何实现的。

该团队首先使用由Mann博士和哥伦比亚物理学家SzabolcsMarka博士开发的FlyWalker分析果蝇的脚步,以在特殊类型的玻璃上追踪昆虫的脚步。在监测了苍蝇的移动方式之后,科学家们操纵了苍蝇腹侧神经脊髓(VNC)中的血清素和另一种称为多巴胺的化学物质,该水平类似于脊椎动物的脊髓。

他们的初步结果表明,激活在VNC中产生5-羟色胺的神经元会减慢飞行速度,而沉默那些相同的神经元则会加快飞行速度。其他实验表明,5-羟色胺水平可能会在多种条件下影响昆虫的行走速度,这些条件包括苍蝇饥饿或颠倒行走时的各种温度,这些条件通常都会影响步行速度。

该论文的第一作者克莱尔·霍华德博士说:“当果蝇经历快速的环境变化时,我们见证了血清素的最大作用。”“换句话说,当他们惊呆了。”

为了进一步调查,研究小组设计了两种方案来引起苍蝇的惊吓反应。首先,他们关掉了灯:昆虫完全停电了。第二,他们模拟了地震。

为此,科学家与哥伦比亚大学祖克曼研究所高级仪器总监TanyaTabachnik合作。Tabachnik的机械师和工程师团队与科学家合作,为他们的研究设计和构建定制的系统。在这项研究中,他们创造了一个微型的,大小如飞船的竞技场,它坐落在专用的振动电机上。调整电动机的强度会产生所需的地震效果。当研究人员将苍蝇暴露在停电或地震的情况下时,他们还操纵了苍蝇产生5-羟色胺的能力。

“我们发现,在这种情况下使苍蝇惊呆时,血清素的作用就像是紧急刹车;释放它们必须使它们冻结,而这种反应的一部分可能是由于动物腿部两侧的僵硬所致。”曼恩博士说,他也是哥伦比亚大学瓦格洛斯医师与外科医生学院的希金斯生物化学和分子生物物理学教授(系统生物学)。“这种共同收缩可能会导致短暂的停顿,然后昆虫开始移动。”

霍华德博士补充说:“我们认为这种停顿很重要,它可以使果蝇的神经系统收集有关这种突然变化的信息,并决定应如何应对。”

有趣的是,尽管在两种情况下苍蝇的反应都是引起立即停顿,但它们随后的行走速度却有很大差异。

霍华德博士说:“在停电情景中被吓到后,苍蝇的步态缓慢而刻意。”“但是地震使苍蝇最初停下来后走得更快。”

尽管这些发现是果蝇特有的,但5-羟色胺的普遍存在和惊吓反应提供了有关当包括人在内的更复杂的动物受到惊吓时发生的化学和分子过程的线索。

展望未来,研究人员希望进一步研究5-羟色胺在运动中的作用,以及其他因素在起作用。

曼恩博士说:“我们的结果表明,血清素具有与飞行神经系统中许多不同类型的神经细胞相互作用的潜能,例如那些指导运动和处理感觉信息的神经细胞。”“随着我们和其他人继续进行调查,我们希望为运动制定详细的分子蓝图,该蓝图可广泛应用于其他动物,甚至人类。”


#血清素
©2020年04月06日 21:14:38
基因在线
0.0932s加载完成
北京艾迪灵科技有限公司 旗下网站