大脑如何帮幼鼠与妈妈建立亲密关系 7月26日外媒科学网站摘要

7月26日(星期五)消息,国外知名 科学 网站的主要内容如下:

《自然》网站(www.nature.com)

大脑一种 神经元 帮助 幼鼠 与妈妈建立 亲密关系

耶鲁大学的研究人员在小鼠幼崽的大脑中发现了一种神经元,这种神经元使幼鼠能在出生后的最初几天里与母亲形成独特而牢固的联系。

刺激与母亲分离的幼鼠这些神经元可以模仿母亲在场时的舒缓效果,并减少与压力相关的行为。

这一发现近日发表在《科学》(Science)杂志上,为 哺乳动物 母子关系的形成提供了新的线索,并有助于研究人员更好地理解大脑发育如何影响行为。

该研究团队研究了16到18天大的哺乳幼鼠。当动物与母亲互动时,他们使用实时成像技术记录了丘脑下方的薄层灰质(ZI)的活动。

薄层灰质负责处理视觉、听觉和感觉信息。在早期发育过程中,它与不同的大脑区域形成连接,其中一些区域在断奶后收缩。研究人员注意到,当幼鼠与它们的母亲互动时,它们的薄层灰质中能产生一种叫做生长抑素的激素的神经元活跃起来。

尽管该研究提供了证据,证明薄层灰质中的生长抑素神经元在幼鼠的结合和压力减轻中起作用,但作者指出,对成年小鼠的研究显示出不同的结果。

作者表示,随着老鼠年龄的增长,这些神经回路可能会发生变化,以帮助它们适应一生中不同的压力。一位没有参与该研究的神经科学家称:“对这些神经元在整个发育过程中的纵向追踪可能会非常令人兴奋,因为我们可以了解它们是如何扮演成年角色的。”

《每日科学》网站(www.sciencedaily.com)

1、可穿戴设备可能对健康产生负面影响

使用智能手表等可穿戴设备跟踪健康数据和疾病症状,理应有助于人们监测自己的身体状况,并及时解决症状,以促进积极的健康结果。然而,对于患有心房纤颤的人来说,使用可穿戴设备监测心率并提醒佩戴者心率不规律,可能并不像想象中那么有帮助。

由美国北卡罗来纳大学医学院领导的一项新研究首次表明,智能手表等可穿戴设备可以显著放大心房纤颤患者的焦虑,并增加医疗资源的使用。该研究成果发表在《美国心脏协会杂志》(Journal of the American Heart Association)上。

该研究包括来自北卡罗来纳大学健康中心的172名先前诊断为心房纤颤的患者,他们完成了一项调查,并将他们的信息与电子健康记录关联。大约一半的研究对象有可穿戴设备,他们的数据与没有可穿戴设备的人进行了比较。

研究团队发现,与没有可穿戴设备的心房纤颤患者相比,使用可穿戴设备的患者更有可能专注于他们的心脏症状,报告他们对心房纤颤治疗的担忧,并更频繁地使用医疗资源。

此外,在本研究中使用可穿戴设备的心房纤颤患者中,有五分之一的患者对设备发出的不规则节律通知感到强烈的恐惧和焦虑。

目前还不清楚所报道的焦虑是否导致了症状的恶化,尽管焦虑是导致包括心房颤动在内的各种疾病的一个有充分证据的因素。

研究人员表示:“鉴于可穿戴设备在这一患者群体(以及一般人群)中的使用显著增加,我们认为需要进行前瞻性研究和随机试验,以了解可穿戴设备(包括其警报)对患者医疗资源使用和心理健康的净影响,以及对提供者、医院和卫生系统的下游影响。”

2、一种新型锂离子电池回收方法:金属回收率可达98%

在锂离子电池使用量日益增加的背景下,美国莱斯大学的研究团队开发了一种有效回收锂离子电池的方法。

该研究团队创新地使用了一种从电池废料中提取纯化活性物质的新方法,这一成果详细发表在《自然通讯》(Nature Communications)杂志上。他们的发现可能以最低的成本促进有价值电池材料的有效分离和回收,为更绿色的电动汽车生产做出贡献。

他们采用的无溶剂“闪光焦耳加热(FJH)”技术,通过电流通过一种中等电阻的材料,迅速加热并转化为其他物质。

利用FJH技术,研究人员在几秒钟内将电池废料加热至2500开尔文,创造了具有磁性外壳和稳定核心结构的独特特征。这种磁分离使得有效的净化成为可能。

在此过程中,钴基电池阴极(通常用于电动汽车,伴随着高昂的财务、环境和社会成本)意外地在外层尖晶石钴氧化物层中显示出磁性,从而便于分离。

这一方法使锂离子电池金属的回收率高达98%,同时保持了电池结构的价值。

《赛特科技日报》网站(https://scitechdaily.com)

1、蝙蝠是如何开始飞行的?科学揭开了它们古老的秘密

在《PeerJ生命与环境》(PeerJ Life & Environment)杂志上近日发表的一项新研究中,来自美国华盛顿大学、德克萨斯大学奥斯汀分校和俄勒冈理工学院的研究人员提升了我们对蝙蝠飞行进化起源的理解。这项名为“向理解蝙蝠飞行起源的方向滑行(Gliding toward an Understanding of the Origin of Flight in Bats)”的研究采用系统发育比较的方法来探索这些独特哺乳动物从滑翔到动力飞行的进化转变。

蝙蝠是唯一能够动力飞行的哺乳动物,这一壮举得益于它们高度专业化的肢体形态。然而,由于化石记录的不完整,这种能力的进化途径仍然是一个谜。通过验证蝙蝠从滑翔祖先进化而来的假设,研究提供了重要的见解。

研究小组分析了四肢骨骼测量的综合数据集,其中包括四种灭绝的蝙蝠和231种具有各种运动模式的现存哺乳动物。他们的发现表明,滑翔动物表现出相对较长的前肢和较窄的后肢骨骼,处于蝙蝠和非滑翔的树栖哺乳动物之间。这些数据的进化模型支持了以下假设:蝙蝠的某些前肢特征可能是强选择的,将它们从滑翔动物拉向飞行适应区。

这项研究不仅支持了蝙蝠从滑翔到飞行的假说,而且对蝙蝠和滑翔动物肢体进化的传统观点提出了挑战。研究人员强调,未来的研究需要测试这些骨骼形态的生物力学含义,并考虑影响蝙蝠动力飞行进化的复杂遗传和生态因素。

2、为什么人的体型比想象的更重要:与痴呆和帕金森有关

根据最近在《神经病学》(Neurology)网上版发表的一项研究,腹部或手臂脂肪含量高的人比这些部位脂肪含量低的人更容易患上阿尔茨海默氏症和帕金森症等疾病。该研究还发现,肌肉强度高的人比肌肉强度低的人患这些疾病的可能性更小。

这项研究对41.2691万名平均年龄为56岁的人进行了平均9年的跟踪调查。在研究开始时,测量了身体组成,如腰围和臀围、握力、骨密度、脂肪和瘦肉质量。

在研究期间,8224人患上了神经退行性疾病,主要是阿尔茨海默病、其他形式的痴呆和帕金森病。

在调整了其他可能影响疾病发病率的因素,如高血压、吸烟、饮酒状况和糖尿病后,研究人员发现,总体而言,腹部脂肪含量高的人患这些疾病的可能性比腹部脂肪含量低的人高13%。

手臂脂肪含量高的人比手臂脂肪含量低的人患这些疾病的可能性高18%。

肌肉强度高的人比肌肉强度低的人患这些疾病的可能性低26%。(刘春)


(爱情是人类永恒的话题,最近罗胖的一篇文章自己很喜欢,也是我一直好奇的话题,分享给出来,最近确实没有时候写文章,我上下楼的战友抱歉了) 我们都知道,基因是生物的底层密码。 人的智商、性格,甚至人与人之间的关系,都可以从基因的角度,得到全新的解释。 比如,爱情,也就是亲密关系,我们通常以为,它是自由意志的产物,是温情的、浪漫的,但是在基因科学家看来,爱情是由基因控制的。 爱情从产生,到维持,都离不开基因的作用。 那这个作用机制到底是怎样的呢?下面就让我们听一听仇子龙老师的讲解。 你好,我是仇子龙,欢迎来到《基因科学课》。 人与人的关系,可以分为两大类, 一类,是由分享基因组成的亲缘关系,比如跟父母子女的关系。 还有一类,是在社会里后天发展的关系,有纯社会学的关系,比如同事朋友,还有生物学意义上的关系,像伴侣关系这种。 这个伴侣间的亲密关系,还被我们叫做爱情。 不过我得先澄清一下,生物学家讨论的爱情,跟社会学家和文学家讨论的爱情,完全不是一码事。 在生物学家的眼里,爱情就是生物体之间的长期亲密关系。 爱情的发生,有两个生物学过程。 第一个过程,是相互吸引。 比如动物之间通过嗅觉,人类之间通过视觉以及谈吐等等,然后发生两性行为,建立亲密关系。 第二个过程,是建立长期陪伴关系。 一旦分开,就会死去活来,直教人生死相许。 这两者缺一不可。 所以,在生物学家眼里,一见钟情只是有可能发生爱情,后来怎么样不知道。 一夜情因为没有长期陪伴,不是爱情,柏拉图式精神恋爱没有亲密接触,也不能算我们定义的爱情。 这一讲,我们就来讨论一下,爱情与基因有关吗? 请注意我们的两个关键词: 亲密,这可以说是爱情的发生; 长期陪伴,这是爱情的维系。 这两个过程是基因决定的吗? 1.田鼠的爱情——催产素 关于一个现象是不是与基因有关,其实有一个很简单的判断方法:如果一个现象不是人类特有,其他生物也有,而且有生物学目标,就很可能跟基因有关。 事实上,爱情就是这样。 不只人类有爱情,其他生物也有,而且爱情的生物学目的是繁衍后代。 所以,我可以预测,爱情是基因控制的。 光预测不够,我们还得证明。 怎么证明呢?拿人类做实验是不现实的,我们得寻找其他有爱情的生物。 一般的野生动物不是一夫一妻制,并没有爱情。 这可能是因为,在野外生存,食物匮乏,天敌随时会来,在这种艰苦的环境里,组成一对一的家庭对生存并不是十分有利,所以我们看到绝大部分的动物都是以群居形式,一起来觅食和抵御天敌,并没有一对一的长期亲密关系。 幸运的是,草原上有一种田鼠有爱情,可以帮助我们研究。 这种田鼠严格遵循一夫一妻制,小两口整天腻歪在一起。 如果人为地把它们分开的话,简直要死要活。 为了对照研究,科学家还找到了这种田鼠的近亲,一种花花公子田鼠。 这种田鼠从不过家庭生活,交配完以后对下一代不闻不问,完全的花花公子做派。 这两种田鼠到底哪里不同?经过了多年的研究,科学家发现这两种田鼠的大脑里有一个基因的作用差别巨大。 这个基因编码着一个很小的蛋白质激素——催产素。 顾名思义,催产素是哺乳期,妈妈体内用来促进乳汁分泌的激素。 后来,人们发现催产素不仅仅在哺乳期的妈妈身体里有,在所有人的大脑里都有。 催产素可以被大脑里的一小群神经细胞分泌出来,释放在大脑中,激活脑细胞的电活动。 研究者发现,爱情田鼠和花花公子田鼠的差别在于,花花公子田鼠的大脑里不能感受催产素的存在,因为它们脑子里的负责感受催产素的感受器,特别少。 难道田鼠感受到的催产素,就是爱情吗? 为了验证这个猜想,科学家做了一个实验,在爱情田鼠脑子里注射一种药物,这种药物阻断了催产素和感受器的相互作用,让它们脑子里的催产素感受器感受不到催产素。 结果呢?你可能猜到了,这些爱情田鼠恍然大悟,觉得爱情和家庭生活没什么意思,立马变成花花公子了。 (参考文献 1、2) 这个实验证明了,田鼠的爱情是由催产素决定的。 那人呢?催产素也决定了人的爱情吗?在人类里抑制催产素的作用显然不人道,不过科学家已经研究出来怎么给人增加催产素的刺激了。 催产素是一种蛋白质,如果直接吃下去,会被肠胃消化,不会对大脑产生任何作用。 所以研究者把催产素做成鼻喷雾剂,可以将催产素这种比较小的蛋白质喷在鼻子里,通过鼻黏膜的吸收直接进入大脑。 你肯定好奇,要是把这个催产素给女神或男神的鼻子里喷一下,他们就能爱上我了?我只能说,你想太多了。 催产素没有这么神奇的功效。 科学家发现,催产素并不是点燃爱情的火柴,而是维持爱情的纽带。 实验是这样做的。 科学家让男性受试者躺在一个专门的仪器里。 这个专门的仪器能检测两个重要指标,一个是大脑活动,一个是人的眼睛看了什么地方。 他们一边给受试者的鼻子里喷催产素,一边给受试者看一堆非常漂亮的异性照片,包括明星网红什么的,里面也有他伴侣的照片。 尽管看花眼了,但是科学家检测到,这个男性的目光停留在自己爱人的照片上的时候,大脑的活动最兴奋,跟心情最开心时候的活动是一样的。 看来,催产素的刺激并不能产生爱情,却能加深跟自己长相厮守的伴侣之间的感情。 换句话说,没有催产素,爱情就无法维系,增加催产素,就能增进感情。 那么,爱情是怎么产生的呢?催产素为什么能维系爱情呢?2.爱情反应链:多巴胺—催产素—多巴胺的正反馈 接下来的实验,让科学家发现了爱情的完整反应链。 科学家找了一对有爱情的田鼠,帮它们介绍好对象,让它们每天腻歪在一起,然后突然把它们强行分开。 棒打鸳鸯的后果非常严重,与爱人分离的雄田鼠闷闷不乐,整日垂头丧气。 接着,科学家希望看看,能不能用加入催产素基因的方法来帮田鼠找回爱情。 他们怎么把基因注射到田鼠的大脑里呢?这是一个难点。 基因就是DNA,如果我们把一段DNA直接打到血液里、肌肉里,或者脑子里,生物体根本不会把这段DNA当回事,清道夫细胞立马就会把它清扫了。 生物体这样做很有道理,“我自己的DNA最重要,外来的DNA谁知道是敌是友,最保险的做法就是一概清除!” 那怎么办呢?科学家最后找到了一个自然界的工具来装载基因,那就是病毒。 病毒会像快递打包一样,用蛋白质把自己的DNA包裹起来,不会被细胞清除掉。 当病毒接触到要入侵的细胞之后,这层包装蛋白质才会把细胞打开一个小口子,让病毒DNA进去。 就这样,科学家把带着催产素基因的病毒,注射到这个突然失去爱人的田鼠的脑子里。 这个人工给的催产素居然骗过了雄田鼠。 尽管它还是一只田鼠在笼子里,但它误以为爱人回来了,马上开心了起来!其实代替了爱人的,只不过是它脑中的催产素。 这个实验的重中之重,是科学家发现,催产素注射的地方很有讲究。 他们尝试了各种区域,最后发现只有注射到大脑中分泌多巴胺的细胞里,才能产生爱情,其他地方是没有用的。 又是多巴胺!上一讲里,我们就提到了它。 看来多巴胺不仅仅能让人冲动冒险,还能让人相信爱情。 这个实验说明,催产素带来爱情的本质,是通过促进多巴胺的释放,让我们愉悦开心。 为什么多巴胺能让我们开心呢?我来简单解释一下。 它是大脑里一类被称为“神经调质”的物质,用来调节神经活性。 简单理解,就是用来让神经细胞的活性更高,更兴奋。 当我们做自己热爱的工作,进行刺激的极限运动,以及两性行为的时候,大脑里都会分泌多巴胺,然后就会感觉很爽。 到现在,我们终于可以基本确定爱情的反应链了,还记得我归纳的爱情关键词吗? 亲密和长期陪伴。 首先,双方通过亲密的两性行为产生感情,因为两性行为会促进脑细胞分泌多巴胺,让我们开心愉悦。 如果没有继续相处,那就是一夜情。 如果继续相处,长期陪伴,大脑就会产生催产素来维持爱情。 维持爱情的关键,是催产素会让大脑不停地分泌多巴胺,让我们长期相守,你侬我侬,甜甜蜜蜜。 你可能要问,为什么要通过催产素来反复刺激多巴胺呢?不能让多巴胺在脑子里一直待着呢?我从科学的角度推测,多巴胺是一种控制神经细胞活性的化学物质,如果在大脑中一直存在,有可能让神经细胞过度兴奋。 比如说,我们已经知道,上一讲里面的单胺氧化酶就是用来清除大脑里过多的多巴胺的,如果不能及时清除,有可能让人过度冲动。 所以,为了维系长相厮守的爱情,大脑的策略,并不是一直让人处在疯癫的热恋之中,而是用催产素来控制多巴胺,让爱情不停地再被生产出来。 虽然科学家还不清楚里面所有的细节,但是我认为,这是目前对爱情最靠谱的科学解释。 3.亲子关系里的催产素 现在看来,催产素好像是维持动物之间长期亲密关系的纽带,一旦产生,就可以增强这种长相厮守的幸福感,真是太奇妙了。 那么,除了爱情,其他亲密关系和催产素有关吗?还真有。 有个最新的科学发现,雌性小鼠大脑中分泌多巴胺的神经细胞比雄性小鼠多,而且当雌性小鼠做了妈妈以后,会变得更多。 不仅如此,这群细胞居然会去控制大脑中分泌催产素的神经细胞,让小鼠妈妈脑子里分泌大量的催产素。 (参考文献 3) 小鼠并不是一夫一妻的动物,所以这个催产素不是为了爱情,而是专门为了让母亲更好地照顾下一代,专门为了建立亲子联盟用的。 科学家发现,做了妈妈的雌鼠大脑里的催产素,会继续刺激分泌更多的多巴胺。 这个亲子反应链简直跟田鼠里的爱情反应链一模一样。 多巴胺产生催产素,催产素又产生更多的多巴胺,这样反复循环。 这种亲子反应链都不需要长相厮守,只要雌鼠一生孩子,立马就能建立。 我大胆推测,不只是这种小鼠,很可能在其他哺乳动物里,哺乳期的母亲的大脑里都有这种亲子反应链。 因为这些妈妈在孩子出生时有重要的哺乳任务,所以这种亲子反应链应该是自然选择的产物。 有这种亲子反应链的哺乳动物,才能在大自然中更好地生存。 更神奇的是,科学家发现,不仅母亲大脑中的催产素系统被激活了,幼鼠在被妈妈抚摸和舔舐的过程中,大脑里也会分泌大量的催产素。 如果把幼鼠与母鼠分开,缺乏了母亲爱抚的幼鼠会产生发育不良的症状。 然后呢,科学家再给这些幼鼠一些人为的抚摸,又能帮助它们身体的发育。 看来,催产素不仅仅让母亲更爱孩子,也能让孩子更感受母亲的爱。 今日总结 1.爱情是由催产素基因控制的。 2.爱情的完整反应链包括亲密和长期陪伴两个部分,第一部分产生多巴胺,第二部分产生催产素,之后催产素会持续激活大脑,分泌多巴胺,产生正反馈,建立牢固的亲密关系。 3.除了爱情,亲子关系也需要催产素。 催产素能帮助雌性动物建立起对孩子无私的爱,也帮助幼年动物感受母亲的爱,健康成长。 课后思考 你能不能从进化的角度想一下,为什么人类是所有动物里,爱情的表现最明显的物种?参考文献 ZR, Young LJ. Oxytocin, vasopressin, and the neurogenetics of sociality. Science. 2008 Nov 7;322(5903):900-4. LJ. Being human: love: neuroscience reveals all. Nature. 2009 Jan 8;457(7226):148. N,Prigge M,Yizhar O,KimchiT. Asexuallydimorphichypothalamic circuit controls maternal care .2015 Sep 24;525(7570):519-22.

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