Science:小鼠挠痒会传染?华人科学家证实这是本能
2017/03/13
你是否有过这样的经历:看到旁边的人挠痒、打呵欠,会忍不住也跟着挠痒、打呵欠?我们常常戏言“打哈欠会传染”“抓痒会传染”。其实,这是对的,这些现象称为传染性社会行为。近期,华人科学家陈宙峰团队首次发现,小鼠也有挠痒传染行为。他们证实,小鼠痒传染并不是简单的选择模仿或者心理暗示,而是一种天生的本能,根植于大脑。


图片来源: Michael Worful

很多人看到别人打呵欠、挠痒痒,也会跟着打呵欠、挠痒痒,甚至于听/看到“痒”这个字眼,也会忍不住抓几下皮肤。这是为什么呢?

打呵欠、挠痒痒传染的行为被称为传染性社会行为。近期,来自于华盛顿医学院的研究团队在《Science》期刊发表文章证实,小鼠也有这种行为,而且它们的挠痒传染行为与心理暗示无关,是一种本能,受大脑中固定的神经通路控制。

这一最新研究成果的负责人是美国华盛顿大学痒觉研究中心主任陈宙峰博士,一位专注于“痒觉研究”多年且成果显著的华人科学家。“痒是一种高度传染性的行为。有时候,甚至于提到痒,也会让听到的人忍不住挠痒。很多人认为,这是心理作用。但是,我们的研究表明,它是一种固有行为。” 陈宙峰教授总结道。

看视频的小鼠


当研究人员让小鼠观看另一只小鼠挠痒的视频时,观看小鼠也会跟着挠痒。(来源:华盛顿大学痒觉研究中心)

与结果同样有意思的是这一研究的试验设计:

陈宙峰团队将小鼠放置于安装有计算机显示屏的培养室里,让它们通过屏幕观看其他小鼠挠痒的视频。我们都知道,小鼠的视力很差,它们依赖嗅觉和触觉活动。观看视频,相当于屏蔽了小鼠活动的嗅觉和触觉。

但是,让研究人员意外的是,视频播放几秒后,培养室里的小鼠也开始挠痒了!这意味着,小鼠不仅看到了视频,而且知道视频里的小鼠在挠痒痒!或许,“鼠目寸光”并没有那么“寸”,小鼠的视觉比我们想象中要好。

除了视频,研究团队还挑选了患有慢性瘙痒症的小鼠作为示范者,让正常小鼠观看它们的行为。结果发现,在患有慢性瘙痒症小鼠旁边的正常小鼠显著增加了挠自己的频率。

痒传染受大脑神经调控


一只小鼠看到另外一只小鼠挠痒后,自己也会挠痒(视频来源:于耀清、郝燕和Tyler Piccinni-Ash)

研究团队发现,小鼠在做出挠痒传染行为时,大脑的视交叉上核(SCN)结构的神经活动显著活跃。视交叉上核是哺乳动物昼夜节律调节系统的中枢结构,负责调控动物的睡眠、觉醒等过程,被称为“昼夜节律生物钟”。

当小鼠观看挠痒视频时,大脑视交叉上核区域高度活跃。而且,无论是看到视频里小鼠还是周围的小鼠挠痒,它们大脑SCN结构会释放一种化学物质——胃泌素释放肽(gastrin-releasing peptide,GRP)。早在2017年,陈宙峰团队就发现,胃泌素释放肽是皮肤和脊髓之间传递痒信号的关键递质。

当研究人员阻止GRP或者GRP受体表达后,即便看到其他小鼠挠痒,突变型小鼠也不会做出相同的挠痒行为。当研究人员把胃泌素释放肽注射到小鼠视交叉上核中,即使没有直接看到其他小鼠挠痒,被处理小鼠也会诱发挠痒行为。

他们的研究表明,GRP及其受体是调控这一传染性行为的关键因素。陈宙峰表示:“这些试验结果意味着,传染性挠痒是天生的本能,受固定的神经通路调控。所以,当你因为别人打哈欠、挠痒痒而做出相同的动作,请记住这并不是一个选择或者心理反应,它们根植于大脑。”

这一研究有助于科学家更好地理解控制传染性社会行为的神经通路。

拓展阅读:另一篇关于老鼠挠痒的Science文章

2016年11月11日,《Science》期刊曾发表过一篇“给实验老鼠挠痒痒”文章。不同于陈宙峰团队的研究,来自于柏林洪堡特大学的研究者Shimpei Ishiyama团队关注的是挠痒与情感的关联。

当研究人员把手挠老鼠时,它们会表现出明显的喜悦,发出超声波50千赫的笑声(人类无法听到)。研究人员发现,肚子是老鼠的最怕痒的地方。更重要的是,在被挠痒痒的老鼠中,很多对应啮齿类躯干的体感皮层细胞反应强烈。而且,挠痒痒带来的喜悦程度受老鼠当下的情绪影响。(详细

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  • Molecular and neural basis of contagious itch behavior in mice

    Socially contagious itch is ubiquitous in human society, but whether it exists in rodents is unclear. Using a behavioral paradigm that does not entail prior training or reward, we found that mice scratched after observing a conspecific scratching. Molecular mapping showed increased neuronal activity in the suprachiasmatic nucleus (SCN) of the hypothalamus of mice that displayed contagious scratching. Ablation of gastrin-releasing peptide receptor (GRPR) or GRPR neurons in the SCN abolished contagious scratching behavior, which was recapitulated by chemogenetic inhibition of SCN GRP neurons. Activation of SCN GRP/GRPR neurons evoked scratching behavior. These data demonstrate that GRP-GRPR signaling is necessary and sufficient for transmitting contagious itch information in the SCN. The findings may have implications for our understanding of neural circuits that control socially contagious behaviors.

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