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嚴格的社會階級壓力 正在扭曲慈鯛的大腦

明日科學
更新於 1天前 • 發布於 1天前 • 高 詩豪

研究顯示,壓力不僅對人類的大腦有害,社會壓力也可能對動物的健康產生重大影響。科學家們目前透過研究一種社會層級明顯的魚——慈鯛(Cichlids),來了解壓力如何從外部的社會壓力轉化為大腦內的氧化壓力。

氧化壓力 (oxidative stress)是一種自由基與抗氧化劑不平衡的狀態,會損害細胞,可能引起癌症、神經疾病和關節炎等問題。慈鯛的社會階級制度似乎讓低位階的魚隻大腦中氧化壓力上升。儘管如此,研究人員提醒,目前這些發現尚未能直接與人類的社會壓力做比較。

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根據中央密西根大學生物學家彼得·迪克斯特拉的說法,社會地位較低的慈鯛普遍呈現較高的氧化壓力。他表示,這些壓力的形成可能與社會經驗改變大腦中的細胞過程有關。

慈鯛是一種主要生活在淡水中的魚,原產於熱帶美洲、非洲、馬達加斯加及南亞。雄性慈鯛之間有嚴格且顯眼的社會階層,支配地位的雄魚往往比屬下的雄魚更大、更具攻擊性且顏色更加鮮豔。

在實驗中,科學家們在15個大型水箱中進行測試,每個水箱被分為兩區,各包含六隻雌魚和兩隻雄魚。這些魚隻可以自由互動,同時透過透明水箱觀察鄰近的另一組。科學家們在每個區域放置了一個半個水族花盆,給支配地位的雄魚保護領地。在大部分的實驗組中,慈鯛很快就建立了穩定的階級制度。

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低位階魚的大腦較難抵禦氧化壓力

圖中展示了慈鯛魚社會階級的差異及其影響。(a) 為支配雄魚(顏色鮮豔)和從屬雄魚(顏色較暗)的圖片。(b) 顯示實驗時間軸及支配和從屬雄魚的生殖腺體指數,這是衡量生殖器官相對身體大小的指標。(c) 分析了支配(D,dominant)和從屬(S,subordinate)雄魚的行為特徵,包括每5分鐘的追逐、攻擊展示、洞穴或花盆進入次數,以及求偶行為的次數;也計算了觀察期內群游行為的時間,和支配指數(攻擊和求偶行為次數減去逃避次數),數據平均自組織取樣前的四週拍攝結果。粗線表示中位數,盒子範圍代表第25至第75百分位,誤差線顯示數據範圍(不含離群值)。

研究人員隨後對雄魚進行血液採樣,並解剖大腦來測量氧化壓力和抗氧化能力。他們發現,低位階的魚隻大腦中氧化壓力較高,而抗氧化能力則較低。相比之下,高位階的雄魚大腦顯示出更好的抗氧化保護,儘管血液中的氧化壓力指標也較高。此外,與高社會地位有關的生殖活躍度似乎也與大腦中的抗氧化能力較高有關。

研究團隊推測,這可能與高位階魚的激素水平有關,這些激素可能具有神經保護作用。低位階魚的激素水平和生殖腺相對較小,這可能使它們的大腦較難抵禦氧化壓力。

不過,研究也顯示,不同的大腦區域中,氧化DNA損傷和抗氧化能力受到社會地位影響的方式各不相同,顯示出較為複雜的圖像。迪克斯特拉指出,目前所觀察到的氧化壓力模式並不一定對動物有害,但了解社會壓力如何促進大腦中的氧化壓力和疾病是很重要的。

「接下來,我們需要更深入了解氧化壓力的調控機制,以及社會壓力如何影響它,這需要更嚴謹的實驗研究,」迪克斯特拉說。

這項研究刊登在《神經行為科學前沿》。

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首圖來源:Alex Jordan, Behavioural Evolution Lab, Max Planck Institute of Animal Behaviour (CC BY 4.0)

圖片來源:Frontiers in Behavioral Neuroscience. (CC BY 4.0)

參考論文:
Oxidative stress in the brain is regulated by social status in a highly social cichlid fishFrontiers in Behavioral Neuroscience.

延伸閱讀:
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