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鲫鱼能自动恢复经冬受损的大脑

Dec 26, 2017 No Comments

鲫鱼能自动恢复经冬受损的大脑

图 鲫鱼

 

要是告诉你,灵动的鲫鱼和笨笨的淡水龟具有某种相似之处,你肯定会觉得不可思议吧。可它们确实都有一种了不起的超能力,这是为什么呢?原来,这两种动物都能在冬季缺氧的情况下生存数月,直至严冬即将结束,阳光重回大地,才丝毫无损地从冰封的湖水或者泥潭中重新露面。然而,挪威奥斯陆大学(University of Oslo)的Sjannie Lefevre及其来自英国西苏格兰大学(University ofWest Scotland)的同事们对此仍存疑问:鲫鱼即便是拥有特别强健的身体,但经过缺氧以及随后的氧气恢复,它们的大脑难道不会受损吗?

这种可能性的存在令Lefevre等人极感兴趣,他们到奥斯陆附近的一个小型湖泊旁钓了一些鲫鱼,然后把它们置于实验室中,通过给予去氧水1周、再恢复通氧的方法,使鲫鱼进入一个“微型”冬季,再进入“春季”的模拟环境。

接着,研究小组检测了鲫鱼大脑内的细胞死亡情况。结果惊讶地发现,在无氧存在的情况下,鲫鱼的大脑细胞死亡率并未受到影响。而一旦氧气恢复供应,其细胞死亡率竟然超过了此前的一倍。于是,他们进一步检测细胞的死亡进程。结果表明,没有证据显示细胞的死亡具有某种程序性(即众所周知的“细胞凋亡”,以自然清除死亡的细胞),也就是说,鲫鱼的大脑细胞死亡可能经由其它更具破坏性或更罕见的进程完成。然后,研究小组继续测试供氧恢复1天之后的鲫鱼大脑细胞生长情况。结果发现,不管它们生活在富有氧气的水中还是缺氧水中,其大脑似乎都没有进行修复。对此,Lefevre的看法是,修复可能在其后才会发生。

实际上,湖水的含氧水平在一年四季中都存在天然的变化。于是,研究小组分别在湖水含氧量达到最高值的夏秋季节以及含氧量值最低的秋冬季节分别捕捞鲫鱼,检测其大脑细胞的死亡情况。有意思的是,冬季打捞的鲫鱼表现出相对低水平的大脑细胞死亡率,而夏秋季节的鲫鱼则具有较高的细胞死亡率。

这样,研究小组就能够确认他们发现了这一结果:当春季恢复供氧时,鲫鱼的大脑由于遭受细胞死亡,受到了严重的损伤。接下来,他们开始测试这种损伤会对鲫鱼的记忆力产生何等影响。于是,人们训练一小组鲫鱼游过迷宫,并以食物进行奖励,然后将它们置于简单模拟的冬春更迭的环境中。结果表明,尽管鲫鱼在恢复氧气供应之后遭受了大脑损伤,但仍然能够通过迷宫并获得食物奖励,且速度与进入模拟冬天之前一样快。只是,它们的记忆的确差了些,走的错路也多一些。不过,当研究者们测试大脑受损的鱼儿学习如何通过迷宫的能力时,发现它们依然能够迅速学会这个任务。因此,Lefevre认为,鲫鱼能够修复任何由缺氧-复氧导致的大脑损伤。

由此看来,早春时分,当鲫鱼的各个系统重获大量供氧时,的确遭受了大脑损伤,其在经冬之前的记忆也受到了损失,但它们似乎能够在修复这些损伤之后重获学习能力。当然,Lefevre仍指出,淡水龟不一定具备这种能力,而是可能利用完全不同的策略在无氧状态下存活。事实上,它们恐怕是在缺乏氧气供应的时候陷入昏迷或是倦怠状态,而鲫鱼仍然是活跃状态,这可能就是鲫鱼在氧供重新恢复的时候更易受到伤害的原因。

 

原文检索:
Lefevre, S., Stecyk, J. A. W., Torp, M.-K., Løvold, L. Y., Sørensen, C., Johansen, I. B., Stensløkken, K.-O., Couturier, C. S., Sloman, K. A. and Nilsson, G. E. (2017). Reoxygenation after anoxia induces brain cell death and memory loss in the anoxia-tolerant crucian carp. J. Exp. Biol.220, 3883-3895.
文佳/编译

百态
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