社恐與否竟由體內(nèi)微生物決定，科學(xué)家這下真實(shí)現(xiàn)“機(jī)制難尋，腸道菌群”了

韓智 2022-11-16 16:35:41 來源：量子位

詹士 發(fā)自 凹非寺

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是不是社恐，由體內(nèi)微生物來決定？？？

最近，俄勒岡大學(xué)的一系列研究指向了該說法。

更具體說，研究者們發(fā)現(xiàn)，在動(dòng)物大腦發(fā)育的早期關(guān)鍵階段，腸道內(nèi)各種微生物群將有助于塑造社交技能相關(guān)的大腦系統(tǒng)。

反之，如果缺乏腸道微生物組，動(dòng)物社會(huì)交際能力遠(yuǎn)低于被移植了微生物組的同齡同類。

目前該結(jié)論已引發(fā)不少人關(guān)注。

科技媒體QuantaMagazine對該發(fā)現(xiàn)進(jìn)行了報(bào)道，Reddit上相關(guān)帖子也獲贊超500。

有網(wǎng)友表示，酸奶要買起來了。（是不是現(xiàn)在喝有點(diǎn)晚？）

也有網(wǎng)友分享了自己的觀察，自閉癥往往伴隨腸胃問題，兩者也許有關(guān)。

所以，科學(xué)家具體觀察到了什么？

殺死那個(gè)「小透明」的腸道菌群

此次實(shí)驗(yàn)研究對象挺有意思，一種斑馬魚，繁殖迅速且天生具備社交性，胚胎發(fā)育12-16天即出現(xiàn)聚集、親屬識別、攻擊等社交特征。

此外，這種魚成年前身體大部分透明，這使科學(xué)家不必解剖，就能夠觀察這些「小透明」體內(nèi)發(fā)育情況。

△ 圖源：wikicommons △ 圖源：wikicommons

研究團(tuán)隊(duì)先對一部分胚胎消毒，再進(jìn)行無菌化處理，去除其本身的微生物群，再在發(fā)育7天后，為其接種正常微生物群，觀察其社交行為。

同時(shí)，培養(yǎng)一個(gè)對照組（CVZ），讓它們從第零天就植入腸道微生物組并自然生長。

結(jié)果顯示，無菌又植入微生物的斑馬魚（XGF組，下同）相比微生物組正常生長的對照組，社交行為頻率明顯減少。

且對比同齡魚，隨魚群游動(dòng)的軌跡（下圖青色XGF組）也更容易偏離和不定。

同時(shí)，研究者還對它們的視覺進(jìn)行刺激，觀察反應(yīng)及其游動(dòng)速度，并未發(fā)現(xiàn)明顯差異，說明相關(guān)微生物群并不影響感官和運(yùn)動(dòng)能力。

為進(jìn)一步探究原因，他們通過顯微鏡觀察了重新植入微生物群的斑馬魚大腦神經(jīng)元發(fā)育情況，發(fā)現(xiàn)了明顯的結(jié)構(gòu)差異。

更早的研究已證明，動(dòng)物正常社交行為與一種名為vTely321的神經(jīng)元有關(guān)。在此次實(shí)驗(yàn)中，研究者發(fā)現(xiàn)無菌處理后的胚胎發(fā)育中vTely321神經(jīng)元有明顯減少。

此外，相比對照組，無菌處理過的斑馬魚vTely321神經(jīng)突觸表現(xiàn)出更深度「樹枝化」特點(diǎn)。且該過程持續(xù)到了其幼年發(fā)育晚期。

具體如下圖，上部為自然生長的對照組，下部為無菌處理再植入微生物的XGF組：

上述現(xiàn)象使研究者認(rèn)為，腸道內(nèi)多種類的微生物群能左右生物社交能力的vTely321神經(jīng)元分化生長。

更進(jìn)一步，研究者推測腸道微生物群與生物體內(nèi)小膠質(zhì)細(xì)胞有關(guān)。

因?yàn)榇祟惣?xì)胞在胚胎大腦快速發(fā)育關(guān)鍵期，主要負(fù)責(zé)「修建」神經(jīng)元過于龐雜的手臂，抑制樹枝化。

通過觀察，他們發(fā)現(xiàn)的確無菌處理后（GF組）小魚腦內(nèi)小膠質(zhì)細(xì)胞比對照組更少：

由此，研究者確認(rèn)腸道微生物群將影響生物發(fā)育中的小膠質(zhì)細(xì)胞器發(fā)揮作用。

值得一提的是，腸道微生物群影響斑馬魚社交能力現(xiàn)象并非特例。

同樣來自俄勒岡州大學(xué)該實(shí)驗(yàn)室的另一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)斑馬魚vTely321神經(jīng)元與小鼠的社交相關(guān)神經(jīng)元簇，在基因表達(dá)、功能等方面有高度重疊。

下圖中，第一列為斑馬魚vTely321神經(jīng)元在胚胎發(fā)育中的表達(dá)情況，二三列為小鼠兩種CGN神經(jīng)元的表達(dá)情況，科學(xué)家以標(biāo)記方式觀察，發(fā)現(xiàn)了高度相似：

不過科學(xué)家也提醒，不同生物的神經(jīng)通路有所不同，在未來，他們還將繼續(xù)研究腸道微生物群如何影響大腦原理，尤其在人類身上的影響情況。

此外，他們還希望尋找干預(yù)方式讓微生物群造成的大腦發(fā)育問題重新恢復(fù)。

團(tuán)隊(duì)介紹

最后認(rèn)識一下上述研究的幕后團(tuán)隊(duì)，他們來自俄勒岡大學(xué)神經(jīng)科學(xué)研究所。

一系列研究的主導(dǎo)科學(xué)家包括Judith S. Eisen以及Philip Washbourne等人。

Philip Washbourne及其團(tuán)隊(duì)側(cè)重研究遺傳分子及細(xì)胞領(lǐng)域?qū)?dòng)物社會(huì)行為的影響。

Judith S. Eisen團(tuán)隊(duì)主要關(guān)注脊椎動(dòng)物的神經(jīng)系統(tǒng)，包括：神經(jīng)多樣性如何產(chǎn)生、神經(jīng)回路連接及微生物與宿主在神經(jīng)發(fā)育中作用的關(guān)系。

參考鏈接：
[1]https://www.quantamagazine.org/the-gut-microbiome-helps-social-skills-develop-in-the-brain-20221115/
[2]https://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.3001838#sec001
[3]https://bmcgenomics.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12864-022-08879-w
[4]https://ion.uoregon.edu/

— 完 —

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