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[关键词]鱼类行为,研究动态,发展
中图分类号:S932.4 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)46-0125-01
鱼类行为学是一门古老而又年轻的科学,在动物行为进化上和渔业生产发展中均具有重要意义。近年来随着现代渔业技术的发展,人们对鱼类行为的关注程度越来越高,其中主要包括鱼类与环境因子的相互作用、鱼类对重金属或有机毒物的应激反应以及鱼类群体内部个体间的协调机制等。这直接促进了鱼类行为学研究的发展,使得更多的成果应用到生产实践中。鱼类行为就是指鱼类进行的各种运动,是鱼类对环境变化的外在反应,主要包括游泳、摄食、生殖、呼吸等行为;此外,避敌、攻击、求偶时改变体色等非运动形式也列入行为范畴。本文主要介绍鱼类行为学的研究动态和发展趋势,以期为国内学者开展鱼类行为学研究提供参考依据。
1.鱼类行为学研究的历史过程
动物行为学的研究由来已久,但直到20世纪动物行为学才得到了迅速的发展和延伸。当时的主要研究对象是鸟类和哺乳类,而对于鱼类的研究和报道都较少。自从1904年Lyon报道了鱼类的趋流行为以来,陆续有学者开展关于鱼类行为的研究,但并未引起人们的足够重视。真正鱼类行为研究直到上世纪中叶才逐步发展起来,主要是为了适应海洋捕捞的发展需要。在1963年召开的联合国粮农组织大会中,Blaxter介绍了鱼类在不同光照下对网具不同部分的反应,1970年在冰岛雷克亚米克召开的世界性渔具会议有专门讨论鱼类行为的论文,1977年国际水生生物管理中心在意大利召开会议,专题讨论了鱼类行为与捕捞业和养殖业的关系。进入上世纪90年代后,鱼类行为的研究引起国际海洋理事会的重视,1992年在挪威召开会议上强调了鱼类行为学在渔业资源评估和渔业资源管理方面的应用,2004年在波兰召开的渔具工作组会议上又讨论了渔具渔法、鱼类行为和鱼群的声波反射强度等。可见,有关鱼类行为学的研究领域已经从最初的海洋捕捞业,逐渐扩展到生物技术、信息技术和资源管理等。
2.鱼类行为学的研究领域
随着现代科学技术的不断发展和完善,人们对鱼类行为的观察和探索也不断取得进展。最初只是研究鱼类行为在捕捞产业中的应用,其后发展到研究鱼类个体对声响、光照等环境因子的反应,最后发展到研究鱼类群体行为及内部机理。鱼类行为学的研究方向主要分为个体行为学和群体行为学:
2.1 鱼类个体行为学
个体行为学主要是指鱼类个体在外界物理或化学刺激下所产生的自发或条件反射行为。主要研究对象为鱼类个体或者鱼群中的独立个体,主要研究方向为鱼类的趋、鱼类的游泳行为和摄食行为等。
2.1.1 鱼类的趋
鱼类趋通常与环境因子的改变有关,如鱼类的趋光性、趋流性和趋礁性等,这些行为通常理解为鱼类的本能行为,不同鱼类面对光照、温度、流速甚至颜色的改变均有不同的反应和适应过程。王武等研究了水温与光照对瓦氏黄颡鱼幼鱼行为的影响,发现水温与光照的变化会对瓦氏黄颡鱼行为产生显著影响,过低的水温会减少瓦氏黄颡鱼对外界影响因素的反应,而高强度光照会使瓦氏黄颡鱼的游动增加,寻求藏匿处。该研究结果表明瓦氏黄颡鱼适合在低光照强度下养殖,增加了瓦氏黄颡鱼幼鱼的成活几率,成功将鱼类行为学应用于养殖技术领域。罗清平等[3]对孔雀鱼幼苗在光场中的行为反应进行分析,得出孔雀鱼幼苗对短波长的蓝、绿光趋向性最强,相应的照度范围为1500~2000lx,而对长波长的红、黄光表现出避光性。该研究结果在孔雀鱼工厂化养殖中得到应用,主要利用其趋光性特点进行定时定量投饵,也可以利用其避光性的特点对其进行驱赶,以提高清洁、分箱或捕捞等操作的效率。张硕等分析了黑幼鱼的趋流性,测定了黑幼鱼的感应流速、喜好流速和极限流速,并定量分析了黑幼鱼体长与流速之间的关系,为今后学者开展遗传育种或增殖放流相关研究提供科学依据。
2.1.2 游泳行为与摄食行为
鱼类在长期的进化演变中,体形和游泳能力反映出鱼类对环境的某种适应性,观察和研究鱼类的游泳行为是鱼类行为学的重要内容。Marie-Laure等[9]早在1999年便利用声学遥感装置对养殖虹鳟鱼的游泳行为进行研究,结果表明在不同养殖密度条件下,虹鳟鱼的行为差异显著,在高密度下具有较高的行动水平。Hanson等对黑鲈在自然环境中的游泳行为进行研究,并对于个体间的游泳相似性进行分析,得出了黑鲈在自然状态下的游泳行为习性。由于这次实验实在自然条件下进行的,所以非常具有实用价值。
2.2 鱼类群体行为学
自然界中,许多动物以群居的形式存在。群体生活的好处在于有利于发现食物、抵御敌害和繁衍等。有统计表明,80%的鱼类均以聚集成群的形式进行栖息、索饵和洄游,这是鱼类经过长期自然选择的一种适应性,对鱼类生存起着十分有利的作用。鱼类群体行为学以整个鱼群为研究对象,主要研究方向为鱼群的形成机制和鱼群的行为模拟等。ANNE等[17]研究了鱼类早期的经验对鱼类集群的影响,认为鱼群能否成功聚集及逃避捕食危害,多数取决于早期的经验,这在鱼类行为学的研究中,具有突破性价值,该项研究也可以应用于人工培育鱼类的早期驯养。日本学者M. Zheng等从鱼群对逃避捕食造成影响的角度出发,利用模型研究了鱼群对捕食者的行为反应,得出了不同情况下鱼类的被捕食概率,鱼群通常是某些个体行为对整个鱼群发出讯息,并成功逃避捕食者的追捕。
3.鱼类行为学的发展趋势
鱼类行为学发展至今,研究领域已经从水产捕捞学逐渐拓展到生理学、生态学甚至计算机学。其未来发展趋仍会借助现代科技手段,对鱼类行为的原理、方式和结果进行更加精确的分析研究。随着基因遗传学的不断发展,更多的学者将该项技术应用于种群多样性、个体性状性和行为差异性的研究,鱼类行为学也可以借鉴该项技术,对个体和群体行为的内在因素进行探索与表达,如研究鱼类游泳姿态的差异性,雌、雄鱼求偶行为的基因表达等。
近年来,随着人工智能或仿真影像技术的发展,鱼类行为研究者们也开拓了研究的新思路和方法,人工智能在鱼类行为方面应用的典型是涂晓媛鱼,这是一种以计算机动画为条件,具备人工生命的鱼类。涂晓媛鱼具有自主性,可以根据外界环境变化作出不同反应。该种技术的应用具备广阔前景,许多不具备的实验条件在计算机上便可完成。仿真影像技术可以将鱼类的相对位置在计算机上精确显示出来,不仅可以应用于鱼群个体间的相对距离研究,而且可以应用于鱼群与渔船、礁体之间的相对位置研究。鱼类行为学会随着社会科技的不断进步更加繁荣地发展。
参考文献
[1] 何大仁,俞文钊译.(普罗塔索夫 B. P.著).鱼类的行动.北京:科学出版社,1984.
【关键词】 脑缺血;脑损伤;动物模型;大鼠
[ABSTRACT] Objective: To investigate the application of three kinds of cerebral ischemiareperfusion animal model according to the degree of injury. Methods:The bilateral common carotid artery occlusion(BCCO), cerebral middle cerebral artery occlusion (MCAO) by stringfastening method, global ischemia(GI) by fourartery occlusion were used to establish cerebral ischemiareperfusion animal model. The degree of brain injury was evaluated through the expression of MAP2 in hippocampal CA1 region and the Morris water maze. Results: The result of the expression of MAP2 indicated the injury of GI group was the most severe, and the damage of BCCO group was the most mild.Compared with the normal group,the behavior change of reperfusion was the significant in the MCAO and GI groups. Conclusion:The three animal models should be applied in different researches. The BCCO model could be used in prevention of mild ischemia. The MCAO model could be used in the change of cerebral function and the drug evaluation. The GI model could be used in recovery after cerebral ischemia.
[KEY WORDS] Cerebral ischemia; Cerebral injury; Animal ; Rat
脑血管疾病是世界上严重危害人类健康的三大疾病之一, 发病率已达到104. 53/10万。缺血性脑血管疾病( ICVD ) 发病率有逐年增高趋势, 死亡率可达56. 6%~80% , 即使存活, 也留有严重的后遗症影响生活质量。因此, 建立合适的动物脑缺血及缺血再灌注模型来模拟人类脑血管疾病并对之进行研究, 是深入研究其病变发生、发展和预后的基础,也是当前神经科学的热门课题之一。
大鼠具有脑血管解剖结构和功能与人类相近似、品种品系相对标准、良好的种内纯合性等特点,目前大多利用大鼠建立脑缺血再灌模型,但是对各种模型的制作效果未见文献报道。本文采用双侧颈总动脉阻断再灌模型(BCCO)、线栓法大脑中动脉脑缺血再灌模型(MCAO)、四血管法全脑缺血再灌模型(GI)等3种常用的局灶性脑缺血再灌动物模型,观察不同脑损伤情况下的形态学改变,并评价其行为学,旨在探讨不同模型的适应性。
1 材料与方法
1.1 实验动物及分组
健康雄性Wistar大鼠,6月龄,体重(200±50) g,经Morris水迷宫筛选后,分为正常对照组(Normal),双侧颈总动脉结扎20 min再灌注组(BCCO),线栓法大脑中动脉脑缺血再灌模型组(MCAO),四血管法全脑缺血再灌模型组(GI),每组6只。
1.2 Morris水迷宫测试
Morris水迷宫测试程序采用定位航行试验:每天4次,共3 d,均在10:00am~5:00pm之间完成。将大鼠头朝池壁轻轻放入水中,计时动物自入水至找到平台时间为潜伏期,同时观察搜索站台的轨迹。记录大鼠后8次测试的潜伏期,以平均潜伏期的90%区间作为筛选学习记忆功能正常大鼠的标准。
1.3 动物模型制备
BCCO模型:大鼠用2%的戊巴比妥(0.2 mL/100 g)麻醉,颈正中切口逐层切开皮肤及皮下组织,分离胸锁乳突肌,切断二腹肌前腹,暴露颈总动脉(common carotidartery, CCA),颈内动脉(internal carotid artery, ICA)和颈外动脉(external carotid artery,ECA),分离双侧颈总动脉约1 cm,用动脉夹夹闭20 min后,解除动脉夹,恢复脑血流,再灌7 d,在处死前做Morris水迷宫测试。
MCAO模型:参照Longa等[1]和罗勇等[2]报道的方法,采用经颈内动脉线栓法制备大鼠右侧MCAO致局灶性永久性脑缺血模型。大鼠用2%的戊巴比妥(0.2 mL/100 g)麻醉,仰卧位固定,颈正中切口,暴露右侧CCA、ICA和ECA,探查ECA在颈部发出第1分支(甲状颈干)处,在其远心端约0.2 cm处结扎并切断ECA,确保ECA残端长度不少于0.5 cm;结扎并切断ECA与ICA之间的交通支。用动脉夹暂时阻断CCA及ICA血流,用眼科剪于ECA 残端作一纵行小切口,用直径约0.2 mm的尼龙线,烧灼头端使其成为直径约为0.25 mm的线栓,将线栓从右侧ECA残端插入ICA;轻轻牵拉ECA残端,使其与ICA成一条直线,调整线栓角度,使线栓弧度水平向外,与颈前正中线呈45度水平向外的夹角,移去夹闭ICA的动脉夹,轻轻将线栓送入颅内。从CCA分叉处送入ICA约1.9~2.1 cm时通常可遇阻力,大鼠呼吸、心跳突然加快,部分大鼠尿失禁,据此作为大脑中动脉起始处栓塞成功的标志。栓塞成功后,用丝线结扎ECA残端,移去夹闭CCA的蛙心夹,观察无活动性出血后关闭切口。缺血20 min后,将栓线抽至颈内动脉起始部恢复脑血流,再灌7 d,在处死前做Morris水迷宫测试。
GI模型:参考Pulsinelli方法,采用改良的四血管夹闭方法制备四血管阻塞全脑缺血模型[3,4]。大鼠用2%的戊巴比妥(0.2 mL/100 g)麻醉,仰卧位固定,颈正中切口,暴露CCA和与之伴行的神经,钝性分离出CCA,用棉线环CCA成1cm的线环。两侧线环相互交叉埋于皮下,缝合切口。大鼠转移到立体定位仪上, 俯卧。头向下倾斜30 度固定。剪去头颈部的毛, 消毒。在枕骨下沿背正中切口,分离肌肉, 找到第1颈椎后弓上的横突孔, 用电凝针插入2~3 mm,灼断孔中的椎动脉, 使之永久性阻塞。电凝完毕, 缝合切口,大鼠放回饲养笼中, 让其自然苏醒, 禁食过夜, 自由饮水。以上手术24 h 后, 大鼠在清醒状态下仰卧固定, 重新打开颈部切口, 用动脉夹夹闭双侧颈总动脉, 使大鼠脑部供血完全阻断, 大鼠挣扎数秒后于30~60 s 内昏迷, 解除固定, 可见大鼠四肢上举, 翻正反射消失, 痛觉反应消失, 双侧瞳孔散大, 眼球呈灰白色, 身体可呈角弓反张。缺血20 min后,解除动脉夹,恢复脑血流,再灌7 d,在处死前做Morris水迷宫测试。
1.4 组织制备
用2%戊巴比妥钠(0.12 mL/50 g体重)腹腔注射麻醉后,迅速开胸暴露心脏,灌注固定后取脑,后固定2~4 h后,分别置于15%和30%蔗糖梯度溶液中直至标本沉底。冰冻切片机作连续冠状切片,取海马和齿状回互包平面,片厚30μm,用小鼠抗MAP2单克隆抗体作ABC免疫组织化学染色,用正常羊血清代替一抗作阴性对照。
1.5 统计学处理
用HPIAS高清晰度彩色病理图像测量系统测定海马CA1区神经元胞浆MAP2反应产物的OD值,并减去同一张切片的背底OD值,即矫正的OD值(COD值),每例标本检测3张切片,每张切片检测3个视野。实验数据用SPSS 13.0统计软件分析,采用单因素方差分析比较样本均数。
2 结果
2.1 水迷宫检测
正常大鼠定位航行试验潜伏期稳定,在5 s左右可找到平台。BCCO组大鼠搜索策略以直线式搜索策略为主,其潜伏期与正常组比较略有增加,且波动较大,但是无统计学意义(P >0.05)。MCAO组和GI组均有潜伏期增加,与正常对照组有统计学意义(P
2.2 海马MAP2免疫组织化学染色
正常组海马CA1区MAP2主要在神经元树突表达,突起平滑而且完整(图1A);而核周质弱表达。BCCO组可观察到海马CA1区神经元树突MAP2的表达增加,突起断裂不完整,粗细不一致(图1B);GI组突起表达更加紊乱,可观察到螺旋样变(图1C);MCAO组突起表达有断裂,不完整(图1D)。统计分析表明,MAP2表达COD值在各组之间差异有显著性(F=354.906,P
3 讨论
缺血性脑血管病的实验动物模型是研究缺血性脑损伤和脑保护必不可少的工具,有关大鼠局灶性脑缺血再灌注模型已建立多种方法。De Reuck等[5]的研究提示,脑血管储备功能的下降导致全脑代谢储备消耗是血管性痴呆发生的可能机制;动物空间记忆能力下降,是由于血管结扎导致局部脑血流下降而影响与学习记忆有关的结构。孙莉等[6]采用双侧颈总动脉结扎模型发现,结扎导致实验动物水迷宫测试成绩下降,并且这种下降随结扎天数的延长而加大。赵宪林等[7]用这种方法结扎时间长达4月,结果发现30只结扎鼠中有25只痴呆鼠,呈轻、中度痴呆分别是9只、13只。本实验也表明,在双侧颈总动脉结扎再灌后,形态学和行为学方面有所改变。
大鼠全脑缺血再灌注模型,它的解剖学基础在于大鼠腹侧的脊髓动脉有一定向脑干的返支,四血管闭塞期间可以维持脑干的血液供应,使得大鼠在一定时间内能够存活下来。由于全脑缺血对大鼠的脑组织损伤严重,而再灌注,不仅没有使损伤的脑组织得以恢复,反而由于细胞内Ca2+超载、一氧化氮以及氧自由基等作用使损伤程度进一步加深[8]。本实验也证实全脑缺血后引起脑形态学和学习记忆能力的严重损伤,是研究血管性痴呆的良好模型。
大鼠中动脉(MCA)阻塞为临床上缺血性脑血管病的多发部位,故MCA阻断模型被广泛应用于脑梗塞的研究。其中,血管内直接插线闭塞法建立大鼠局灶性脑缺血/再灌注模型具有不开颅、损伤小、操作简便、不需特殊设备、缺血区部位较恒定、可准确控制缺血和再灌注时间、易控制局部条件、全身影响小等优点,被广泛用于脑缺血/再灌注的研究中。目前对该模型有较多的研究,刘亢丁等[9]认为该模型大鼠体重应控制在250~300 g ;马常升等[10]发现,当大鼠体重为190~239 g 时,宜选择插线的直径为0.185 mm ,体重为239~300 g 时,插线直径宜为0.200 mm;徐佳等[11]研究模型栓线插入的深度认为,要得到成动的模型栓线插入深度最少要达到1. 65 cm。与全脑缺血模型相比, MCAO模型可形成特定部位的脑梗死并进行再灌注, 对全身影响较小, 与人脑梗死的发病情况更相似, 所以目前应用更为广泛。其中, 栓线法因其缺血部位恒定、能准确控制缺血后再灌注时间等优点, 适用于脑缺血及再灌注多方面的研究。
通过对各组再灌后的行为学检测,分析发现3组之间行为学有明显区别,对于在行为学的基础上结合MAP2染色来评价脑缺血再灌注模型的脑损伤程度。观察发现,不同模型缺血坏死程度不同,结合行为学评分我们认为,不同的缺血再灌模型的应用范围应有所侧重,不同的脑缺血模型的应用不同,双侧缺血模型可用于轻微缺血的预防,线栓法应用于局部损伤后脑功能改变及治疗药物评价,全脑缺血再灌注动物模型是研究缺血损伤后恢复相对理想的模型,对于慢性脑缺血、脑缺血的药物及一些特殊领域的研究具有较高的价值。
各种脑缺血动物模型的制备方法各有优缺点,研究者应根据实验目的及研究方向做出相应的选择。目前, 脑缺血动物模型的研究在制备方法、实验条件的控制等方面都取得了很大进展, 而且转基因小鼠的出现, 超声、MR、MRA、介入等新技术的发展及其在模型制备中的应用, 在很大程度上促进了脑缺血模型的研究。但还有很多问题尚待解决, 如怎样更好地控制脑梗死灶的部位和范围, 更准确地控制缺血和再灌注时间等。脑缺血动物模型的日趋完善, 将为人们更深刻认识ICVD 发病机制, 研究新的治疗对策等提供更准确的信息。
参考文献
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9 刘亢丁,苏志强,李毅平,等. 实验性局灶性脑缺血再灌注动物模型的改进及评价[J].中风与神经疾病杂志,1997,14(2):8789.
【关键词】间充质干细胞;底蜕膜;神经保护;帕金森病
中图分类号:R742.5;R457.7文献标识码:ADOI:10.3969/j.issn.10031383.2016.05.001
【Abstract】ObjectiveTo investigate the effect of human placental decidua basalisderived mesenchymal stem cells(hPDBMSCs) striatum transplantation in the treatment of Parkinson’s disease(PD) on rat models.MethodshPDBMSCs were cultured in vitro.PD rat models were prepared by 6OHDA and divided into transplantation group,sham operation group and model group.HPDBMSCs transplantation was performed on the right striatum of the transplantation group,and behavioral detection was carried out 1W,2W and 4W after operation.Immunohistochemical method was used to detect expression of tyrosine hydroxylase (TH) in wounded sides among all the groups 1W,2W and 4W after transplantation.Results2W and 4W after transplantation,mean rotational circle induced by apomorphine(APO) in the transplantation group were lower than those in the sham operation group and the model group(P
【Key words】mesenchymal stem cells;decidua basalis;neuroprotection;PD
帕金森病(Parkinson’s Disease,PD)是一种较为常见的中老年人神经系统退行性疾病。目前临床上尚无有效方法延缓疾病的进展。随着干细胞技术的发展,研究人员开始探索通过细胞移植来延缓或抑制中脑黑质部多巴胺能神经元的凋亡,从而恢复神经环路中多巴胺递质的水平治疗PD。目前已有研究表明骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMMSCs)移植能够改善帕金森病模型大鼠的行为学症状。人胎盘底蜕膜间充质干细胞(human placental decidua basalisderived mesenchymal stem cells,hPDBMSCs)具有和骨髓间充质干细胞相似的形态学、免疫表型和功能特点[1]。因而,本实验拟通过对PD大鼠纹状体进行hPDBMSCs移植,探讨人胎盘底蜕膜间充质干细胞移植对PD模型大鼠的行为学的影响。
1Y料与方法1.1材料
1.1.1实验动物实验中所用大鼠均为SPF级SD大鼠,雌雄各半,共100只,体重180~220 g,8~12周龄,由广西医科大学实验动物中心提供(许可证号:SCXK桂2003-0005)。
分组1移植前1移植后1 W12 W14 W移植组111.1±1.8110.3±1.718.8±1.6ab15.8±1.4ab假手术组110.8±1.5111.2±1.4110.9±1.7111.1±2.0模型组111.3±1.7111.2±1.5110.8±2.0110.9±1.6F10.4112.0518.02157.19P10.66710.13910.00091
2.3TH免疫组化染色结果通过TH免疫组化实验我们发现(见表2、图2):模型组与假手术组手术前后脑黑质部位损伤侧与健侧阳性细胞百分比差异无统计学意义(P>0.05)。移植组中,术后2 W及4 W损伤侧阳性细胞数与健侧阳性数相比明显增加,差异均有统计学意义(P
表2各组大鼠黑质不同观察点TH表达(n=6,%,±s)
分组1移植前1移植后1 W12 W14 W移植组122.1±1.7128.6±1.8ab132.5±2.0ab143.2±1.9ab假手术组121.5±1.4121.6±1.3121.8±1.5120.9±1.4模型组121.7±1.6122.1±1.2121.7±1.6120.8±1.5F10.23143.09178.711383.27P10.8001
A:假手术组1 W时TH表达;B:假手术组2 W时TH表达;C:假手术组4 W时TH表达;D:移植组1 W时TH表达;E:移植组2W时TH表达;F:移植组4 W时TH表达。
3讨论据统计,帕金森病在60岁以上人群中,其发病率超过1%,是中老年人常见的致残疾患之一[3]。现有研究认为,PD的主要病变部位在中脑黑质部以及纹状体区域,主要病理改变是中脑黑质致密部多巴胺能神经元选择性凋亡,使黑质纹状体通路DA释放减少,从而导致基底节神经调节功能的紊乱[4]。若能将合成和分泌多巴胺的细胞移植入黑质纹状体系统,替代已死亡的多巴胺细胞,从理论上讲是最为理想的治疗措施。正因如此,干细胞移植治疗帕金森病被广泛研究。间充质干细胞被认为是一种理想的种子细胞,主要获取来源为骨髓、脂肪、羊膜、脐带等。骨髓是间充质干细胞的最初来源,然而研究发现,骨髓中间充质干细胞含量低,且在衰老或疾病状态下,骨髓间充质干细胞数量及增殖分化能力将进一步下降[5]。此外,目前虽然多数研究表明骨髓间充质干细胞治疗能够延缓PD模型大鼠中脑黑质部位多巴胺能神经元凋亡,从而改善其症状[6]。然而,也有学者发现同种异体骨髓MSC移植后移植灶周围可见明显的免疫反应,并不能阻碍中脑黑质多巴胺能神经元的减少和改善模型鼠的行为学症状[7]。但与BMMSCs相比,hPDBMSCs来源更为丰富,获取方便,培养条件低,体外扩增能力强。研究发现,hPDBMSCs能够表达胚胎干细胞的一些标记物,如SSEA4、TRA160以及TRA181[8]。经传代培养数十次后hPDBMSCs仍维持原有的细胞表型,并具有较强的增殖分化能力[1],此外,有研究表明,胎盘来源的MSC具有免疫调节作用,且这种效应与MSC的细胞数量呈正相关,无同源性限制[9]。这些结果表明,hPDBMSCs可能是一种更为原始的MSCs,有可能是一种较为理想的移植细胞来源。在本实验中,我们发现,hPDBMSCs作为一种新的间充质干细胞来源,同样能够改善PD大鼠的症状,减少多巴胺能神经元的凋亡。
移植途径是干细胞移植治疗中值得关注的问题,移植后的效果以及移植成功与否在一定程度上取Q于移植途径的正确选择。对于帕金森病而言,细胞移植存在多种移植途径,包括黑质移植、纹状体移植、脑室内移植、静脉移植等。至于何种移植方法更为有效,尚无明确定论。但有学者通过研究发现,在BMMSCs中,纹状体移植效果优于脑室内移植及静脉移植[10],PD模型大鼠行为学症状改善更为明显。在既往研究中,我们发现,hPDBMSCs静脉移植后PD模型大鼠的行为学症状可以得到改善[11]。但通过对比分析,我们发现采用纹状体移植后,大鼠行为学症状改善更为明显。这些结果提示,纹状体移植可能是一种更为有效的移植方式,这与既往一些学者的研究结果相符[10,12]。此外,我们还发现,细胞移植2周后,大鼠黑质部位TH阳性细胞数量增多。这些数据表明在PD大鼠模型中,hPDBMSCs能够通过某些机制分化为多巴胺能神经元替代受损的多巴胺能神经元,或者抑制多巴胺能神经元的凋亡。
综上所述, hPDBMSCs作为一种新的间充质干细胞来源,通过纹状体移植能够更为有效地延缓多巴胺能神经元的凋亡或者替代受损多巴胺能神经元,改善PD模型大鼠的症状。但其具体机制仍有待进一步研究。参考文献[1]Lu GH,Wang SY,Xu ZM,et al.Human placental decidua basalis-derived mesenchymal stem cells differentiate into dopamine neuron-like cells with no response to longterm culture in vitro[J].Neuroreport,2012,23(8):513518.
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【关键词】 围绝经期综合征; 肝郁; 去势; 慢性束缚应激; 行为学
围绝经期综合征指妇女绝经前后由于性激素波动或减少所致的一系列躯体及精神心理症状,其中雌激素水平下降是引起该病的主要原因[1-2]。随着生活水平提高,工作压力加大,人口老龄化加剧,围绝经期综合征的发病率逐年增高。肝气郁结证是其主要中医证型,中医药治疗已经取得较好的疗效,而且副作用小[3-4]。目前比较认可的围绝经期综合征肝郁模型是运用自然衰老的大鼠进行造模,然而由于其饲养周期长,成本高,来源非常稀少,因此相关的研究报道相对较少,中医药对其作用机制的了解受到很大的局限[5-6]。而去势大鼠也是公认的围绝经期综合征模型,其阴道脱落细胞涂片及血清性激素水平均和围绝经期发生的改变相似[7-8]。因此本研究拟用去势大鼠模型,联合慢性束缚应激与孤养法进行造模,从外观特征及行为学水平来探讨该模型的有效性,为进一步探讨中医药治疗围绝经期综合征肝郁的科学内涵提供基础。
1 资料与方法
1.1 一般资料 健康雌性SD大鼠24只,体质量(220±20)g,
清洁级,动物许可证号为SCXK (京) 2002-2009,由福建中医药大学实验动物中心提供。光/暗周期为12 h/12 h(光照时间6:00-18:00),室温(22±2)℃,相对湿度保持为30%~40%,喂常规颗粒饲料及饮用水。适应性饲养两周后,利用敞箱实验对每只大鼠进行行为学评分,水平运动和垂直运动总得分低于40分和高于160分的动物予以剔除,选择各项行为学指标得分相近的24只大鼠,按体质量分层采用随机数字表法将大鼠随机分为假手术组、去势空白组、去势模型组,每组各8只,组间体质量及旷场评分比较差异无统计学意义(P
1.2 模型的建立 (1)去势:动物分组后行去卵巢手术。手术前,两组大鼠均禁食12 h,按体质量腹腔注射2%戊巴比妥钠(40 mg/kg)麻醉,模型组从腹部正中线切口,切除双侧卵巢,假手术组不切除卵巢,只将卵巢旁与卵巢等大的一块脂肪组织切除。动物手术后自然修复两周,在慢性束缚应激前进行连续5 d阴道涂片检测,观察无成熟脱落细胞,证明卵巢切除完整,造模成功。假手术组动物的阴道脱落细胞依然呈典型的周期性变化。(2)慢性束缚:用慢性束缚应激结合孤养法建立肝郁证大鼠模型,将去势模型组大鼠置于束缚筒内,管壁有若干通风口,通风良好,大鼠能够自由呼吸,束缚应激时间为6 h(9:00-15:00),连续束缚21 d,束缚应激期间禁食禁水。假手术组和去势空白组在同一时段内也是禁食禁水。(3)孤养:去势模型组单笼饲养,假手术组和去势空白组群养,4只/笼。
1.3 体质量与行为学检测
1.3.1 外部特征及体质量 每天造模前观察并记录各组大鼠的饮食、二便、毛发色泽、情绪行为等外观方面的变化。分别于手术前1天,应激前1天,应激第7、14、21天上午8:00-9:00记录各组大鼠体质量。
1.3.2 旷场实验 于动物分组前、应激前1天和应激第21天8:00-12:00进行测试。采用自制长×宽×高
=75 cm×75 cm×40 cm的敞箱,底面划分成25个面积相等的方格。旷场的中央放一彩色瓶子激发大鼠的好奇心。拍摄并记录5 min内大鼠的水平运动格数(四爪皆进入记为1分)和垂直竖立次数(两前爪腾空或攀附箱壁记为1分)。每只大鼠均从同一角落放入,测评结束后,及时记录粪便颗粒数,并用75%酒精擦拭以消除气味的影响,待酒精晾干后再进行下一次实验。
1.3.3 糖水偏好实验 分别在分组前、造模前和造模结束后检测各组大鼠的糖水消耗率。按照文献[9]的方法进行部分修改,实验进行时,每只大鼠单笼喂养,实验前,训练实验大鼠适应含糖饮水12 h(20:00-次日8:00),10 h禁食禁水后,同时给予1%蔗糖水和纯水各1瓶,1 h后调换蔗糖水和纯水的位置,2 h后分别称量纯水消耗量及蔗糖水消耗量,计算糖水消耗率(糖水消耗率=糖水消耗量/总液体消耗量×100%)。
1.4 统计学处理 使用SPSS 19.0软件,计量资料采用(x±s)表示,对所得一般性数据做正态分布检验和组间方差齐性检验,其中体质量、糖水消耗率、旷场实验的水平得分及垂直得分符合正态分布和方差齐性,用单因素方差分析,组间比较采用LSD检验进行分析;旷场实验中的修饰得分、粪便数目不符合正态分布则采用采用非参数检验进行分析,以P
2 结果
2.1 三组外部特征及体质量变化比较 造模前,各组大鼠活泼好动,皮毛光泽好、粪便呈球形。造模结束后,大鼠毛发变得干枯、胡须下搭、行动迟缓、精神倦怠、嗜卧、进食进水量减少、大便稀软。各组大鼠在行去势手术前体质量比较差异无统计学意义(P>0.05)。去势后两周即应激前1天,与假手术组相比,两个去势组的大鼠体质量均显著增加,差异有统计学意义(P
2.2 三组对旷场行为的影响比较 手术前,各组大鼠在基线水平的水平得分和垂直得分差异均无统计学意义(P>0.05);手术后两周,即应激造模前1天,和假手术组比较,去势空白组和去势模型组大鼠的水平活动得分均有显著下降(P
2.3 各组对糖水偏好的影响比较 手术前,各组大鼠在基线水平的糖水消耗率比较差异无统计学意义(P>0.05);手术两周后,即应激造模前,和假手术组比较,去势空白组和去势模型组的糖水消耗率均明显下降,差异均有统计学意义(P
3 讨论
课题组前期研究结果表明,肝郁是围绝经期综合征的重要病理因素[4]。围绝经期女性常面临家庭及事业等多种问题,精神压力较大,多感所愿不遂、抑郁于内,易形成心理应激。因此,建立围绝经期综合征肝郁动物模型对于本病机理的深入研究具有一定的现实意义。本文通过手术摘除卵巢人为地造成雌激素突然下降模拟围绝经期综合征的状态,该方法周期短、简单易行,是常用的一种围绝经期综合征造模方法[8]。目前普遍认为,肝郁多表现为认知、人格等心境障碍,病理反应涉及植物神经功能紊乱,神经内分泌免疫等调节网络的失衡[10]。多数学者认为,肝主疏泄的功能与心理―应激反应有关,从心理―应激反应来研究肝郁是近几年的研究热点[11-12]。慢性束缚应激使动物自由行动受限,情绪受抑,比较接近中医“情志不遂”致郁的发病学说;孤养则模拟了人类远离社会、家庭的生存状态,运用束缚制动联合孤养法建立肝郁大鼠模型,可以制造较为纯粹的挫折应激和孤独感受,是较好的负性心理应激动物模型[13-14]。另外,因其躯体应激因素较小,对机体无损伤性刺激,与人类身心性疾病的致病过程类似,近年来在肝郁相关研究中已被广泛采用[15-16]。本研究表明,去势模型组大鼠体重增加缓慢,探究行为减少,表现出情绪低落、兴趣减退等症状,与围绝经期综合征肝郁证的形成过程相似。
围绝经期女性由于卵巢萎缩,雌激素分泌下降,糖和脂肪代谢发生紊乱,体脂分布异常,特别是腹内脂肪积聚[14]。在本研究中大鼠在去势手术后两周体质量显著增加,该现象与女性在围绝经期的体质量变化相吻合。在束缚应激条件下,肾上腺皮质醇显著升高,机体对胰岛素的敏感性增加,皮质醇还可以促进蛋白质分解,抑制其合成,同时影响糖和脂类的代谢[17]。因此本研究中去势模型组在应激开始后,体质量几乎没有增长,甚至有下降的趋势。
在行为学研究中,旷场实验可以用来检测动物在新奇环境中的活动度、探究行为、恐惧紧张状态及警觉性,其中水平活动反映动物的活动度,垂直活动反映动物对新鲜环境的好奇程度,粪便粒数是大鼠紧张程度的表现[18]。肝气郁结证核心症状之一是“缺失”,糖水偏好实验则是用来检验动物对幸福事件反应能力的变化,糖水消耗量及偏嗜度降低,表明动物对奖励敏感度低,常作为一项反映动物愉悦体验能力的指标[19-20]。本研究表明,大鼠在去势后,水平运动得分及糖水消耗率明显下降,在慢性束缚应激结合孤养的作用下,去势模型组大鼠的行为活动进一步减少、糖水消耗率进一步降低,提示仅仅去势即会使大鼠活动度、好奇程度及奖赏反应的敏感度下降,但是肝郁造模后大鼠的各症状加剧,缺乏,兴趣丧失,可能是由于大鼠卵巢切除后,生殖内分泌功能开始衰退,对抗应激损伤的能力降低,脑内奖赏系统的一些神经元发生结构性损伤所致。
综上所述,采用去势及慢性束缚应激联合孤养三步法复合制作围绝经期综合征肝郁大鼠模型,可以有效地模仿女性围绝经期由于卵巢功能衰退引起的情感障碍、情绪低落的临床表现。但是值得注意的是,在研究过程中发现,慢性应激诱导行为改变的易感性存在较大的个体差异,该方法并不能实现百分之百的成功率,因此研究过程中,必须适当增加样本例数[21]。另外,围绝经期综合征肝郁的病理机制涉及神经内分泌免疫等调节网络,运用现代分子生物学技术进一步阐明其发生发展机制,将为围绝经期综合征肝郁的临床治疗提供理论基础。
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试验用鲢均由湖北宜都渔场提供。试验用鱼通过充氧水包或供氧水箱车分批运送到三峡大学生态水工实验室,暂养3d后进行试验。暂养水槽为直径2m、深为0.5m的圆形水槽。暂养期间水温为(20.00±1.00)℃,24h连续持续充氧。每2d换暂养水的30%,每1d投食饵料和吸粪便、残渣1次。
2试验方法
试验使用的圆形水槽同暂养水槽。试验鱼选择鲢幼鱼体长为(8.79±0.62)cm。试验鱼禁食24h后,放置于试验水槽中适应区,适应30min后进行试验。试验使用20尾鱼,2尾鱼为一组,共10组。每一组记录视频24h,白天采用自然光,晚上红外光。试验装置的顶部1.6m处放置红外摄像头记录试验鱼的自由游泳行为(图1)。试验水温为(20.00±1.00)℃,溶解氧保持在6.0mg/L以上。试验使用遮光布把试验水槽围住,避免与外界光干扰,禁止试验水槽附近的活动,避免外界声干扰。使用红外摄像头进行录像,通过视频回放每个小时随机选取的10个1min视频片段,采用SwisTrack4.0软件、LoggerPro32软件和手动视频分帧处理方法收集鲢游泳过程中的数据,以比较各数据采集方法的优劣。SwisTrack软件通过背景差值法实现二维平面上多目标自动追踪功能,LoggerPro32软件通过连续手动点击跟踪轨迹实现手动跟踪,手动视频分帧处理技术采用逐帧推进和像素定位换算的方法实现鱼类行为测试。在SwisTrack软件视频分析的的过程中,如果随意挑选视频片段,常产生较多非正常值。通过视频回放和肉眼观察,发现这部分视频出错片段对比度不高,或出现反光,或鱼类个体重叠。因此,在随后的视频处理中,选取对比度清晰,无反光,无个体游泳交叉行为的视频。试验记录体长(BL)、自由游泳速度(cm/s)、相对自由游泳速度(BL/s)、最大自由游泳速度(cm/s)和相对最大自由游泳速度(BL/s)。自由游泳速度为非静止时鱼的速度,相对速度为游泳速度与体长的比值,最大游泳速度为该视频片段中两帧之间的速度最大值。为了比较各种方法,引入效率值表征各种方法的优劣,效率值由三位操作人员根据实际操作经验,以手动视频分析为基础分1分进行打分。
3讨论
鱼类游泳行为学在各种高科技的支持下取得了很大的发展,近年来涌现出了多种前沿技术。如弹出式卫星数据回收标志(Pop-upArchivalTag)的中华鲟幼鱼,RFID技术,DIDSON双频识别声呐技术[7—9]。但是,上述各种技术对设备的要求高,成本大,同时对人员的要求高,不易广泛推广普及应用。因此,有必要寻找成本较低,较为易学且普通人群能够接触的技术。鱼类视频分析具备视频易得的优点,配合视频分析软件,已经有力的推动了鱼类行为学的研究。如Paglianti和Domeniqi利用商业行为软件WINanalyze分析了鹿角杜父鱼(Leptocottusarmatus)的逃逸行为[10],Kanea,etal.[11]创建了视频分析方法探讨了底鳉(Fundulusheteroclitus)应激行为,吴冠豪和曾理江[12]开发了移动视频平台研究鱼类游泳动力学,Wong,etal.借助商业行为软件NoldusEthovision研究了斑马鱼(Daniore-rio)[13]行为在药物筛选中的方法,徐盼麟等利用单摄像机实现了鱼类的三维定位[14]。但是,鱼类视频分析技术仍没有得到广泛应用,其原因主要是有关行为学软件的高昂成本或复杂性。SwisTrack作为一款免费软件,操作简单,成本低廉,能够实现鱼类行为定量。SwisTrack软件的追踪核心是基于OpenCV库编写的一套程序,主要技术路线如图4。载入视频后,SwisTrack对视频分析解码,通过OpenCV库把视频转化为可处理格式,用背景图对比视频画面,减掉静止不变的背景画面,标出运动的物体;加上蒙版,限制视频检测区域,算出只含有目标的运动图像。SwisTrack依据视频分辨率建立坐标系,视频的左下角即为(0,0),根据视频分辨率的像素点,以像素点为横纵坐标,1个像素为一个单位,并根据像素点分配给运动检测的目标物,在预先限制的蒙版范围内对目标物进行追踪检测、处理。最后以视频帧数作为时间轴,以像素点赋值追踪目标,自动追踪目标移动的过程,并生成数据报表。SwisTrack最初开发是作为一种机器人追踪平台,开展群机器人研究和行为生物学方面的研究,如通过追踪一群蟑螂研究未知环境中蟑螂如何通过行为控制方式完成行为与步态生成[15]。将SwisTrack软件灵活应用于鱼类研究,取得了极好的数据获取效果。与商业软件LoggerPro和手工视频处理方法比较,SwisTrack具有准确、高效的特点,克服了LoggerPro和手工视频处理时的繁琐,能很好地避免由于视频中运动物体运动轨迹的错综复杂带来的干扰。本文来自于《水生生物学报》杂志。水生生物学报杂志简介详见
【关键词】 帕金森病;动物模型;中医药;综述
【中国分类号】 R71【文献标识码】 A【文章编号】 1044-5511(2012)02-0027-02
【Abstract】 Abstract: Parkinson's disease ( Parkinson, s disease, PD ) is the most common neurodegenerative disease, its etiology is unclear, recent unilateral, traditional Chinese medicine compound and monomer on the animal model of PD effect.
【Key words】 Parkinson's disease; animal model; traditional Chinese medicine; review
帕金森病( Parkinson,s disease,PD)是最常见的神经变性疾病之一,其确切病因目前还不清楚, 一般认为与多种因素有关,是一种多因子疾病, 有着复杂的病因学,包括遗传、内外环境毒素、衰老等,而且更倾向于是多种因素共同作用的结果。目前在PD的实验基础研究常使用PD动物模型。中医药防治PD具有一定疗效,现将近年中医药对PD动物模型影响的研究做一综述。
1.中药复方研究
吴正治等[1-3]采用lactacystin立体定向注射入大鼠左侧黑质致密部和黑质纹状体通路,建立PD大鼠模型,观察各组α-突触白(α-synuclein)、泛素(ubiquitin)蛋白表达。结果显示中药安颤灵组对APO诱导的旋转行为有明显抑制作用,与模型组相比较,其旋转圈数明显减少(P
刘燕等[5]观察活血止颤方对PD小鼠中脑黑质Bcl22mRNA表达的影响,采用原位杂交分子生物学技术, 检测小鼠黑质纹状体内与细胞凋亡有关的Bcl22mRNA 表达的改变。结果示活血止颤方有提高PD小鼠中脑黑质Bcl22mRNA 的表达的趋势, 达到脑保护作用。周素方等[6]观察六味地黄丸对MPTP致PD模型小鼠异常行为和多巴胺能神经元的保护作用。应用免疫组化法测定各组小鼠黑质酪氨酸羟化酶(TH)阳性细胞数量的变化。结果显示六味地黄丸治疗4周后的PD小鼠在行为学上较模型组有了明显改善,TH阳性神经元的数量较模型组有明显增多。杨西晓等[7]研究青玄片对PD小鼠行为学的影响,探讨青玄片对帕金森病模型小鼠脑内肿瘤坏死因子的作用。结果发现青玄片能显著增加PD小鼠在测试时间内的自主活动次数(P
2.中药单体研究
陈娟等[17]探讨黄精多糖治疗PD大鼠的疗效和作用机理。检测过氧化物酶体增殖物激活受体-γ(PPAR-γ)蛋白表达,组织化学方法检测TH表达并计数阳性细胞数。结果示黄精多糖具有明显改善PD大鼠行为的作用,机制可能与黄精多糖上调PPAR-γ 表达相关,进而抑制炎症反应和细胞凋亡,促进多巴胺神经元的再生。谢利霞等[18]研究黄芪甲苷对PD体外、体内模型的神经保护作用。结果可见黄芪甲苷可呈浓度依赖性抑制MPTP诱导的PC12细胞存活率降低,并显著降低培养上清液中LDH和MDA的含量;黄芪甲苷可显著增加模型小鼠自发活动计数值,并显著降低纹状体DA及HVA的含量。张扬等[19]探讨茶多酚对MPTP致PD小鼠多巴胺能神经元的保护作用。经腹腔注射茶多酚后,应用免疫组织化学方法测定TH阳性细胞数,发现TH阳性细胞数增加,比较模型组有显著差异(P
3.针灸研究
尹海燕等[25]探讨电针能否促进PD小鼠黑质致密部PKA、cAMP反应元件结合蛋白1 (CREB1)的表达。结果示模型组PKA、CREB1积分光密度低于空白组(P
唐勇等[30]探讨电针在促进PD小鼠黑质致密部突触可塑性中的作用。发现电针组神经元胞浆丰满,内质网较多,线粒体正常;模型组突触数目、数密度、面密度、突触平均连接面积较空白组、空电组增加, 电针后呈现进一步增加趋势。提示电针刺激具有一定程度的促进PD小鼠黑质致密部神经元突触形态可塑性发挥的作用。
4.结语
中医药在防治PD基础研究方面,结合前沿研究热点,提出了一些有价值的新假说,也取得了不少研究成果,但基于新理论、新假说、新靶点的高水平、高起点、原始创新性研究较为罕见,对于中医药对PD的作用靶点和假说证实等方面仍需要进一步深入研究和探索。
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【关键词】百草枯;帕金森病;C57小鼠
The study on the changes of neuro-behavior of C57 mouse by paraquat
【Abstract】 Objectives To observe the changes of neuro-behavior of paraquat induced Parkinson’s disease mice model, and discuss its effect and mechanism in those PD mice model. Methods Mice were divided into 2 groups: negative group and 10mg/kg paraquat treated group. The changes of behavior were observed at different periods with pole-test, to determine whether those mice have PD symptom. Results Two groups have the meaning of statistics about the effect on weight (P
【Keywords】Paraquat(PQ); Parkinson’s disease (PD);C57mice
【中图分类号】R285.6【文献标识码】B【文章编号】1008-6455(2011)08-0161-01
前言
帕金森病(Parkinson disease,PD),又名震颤麻痹,是一种常见的中老年神经系统变性疾病。其病理特征是中脑黑质纹状体系统多巴胺能神经元的变性死亡,导致脑内多巴胺神经递质减少,出现静止性震颤、肌肉僵直和运动减少等临床表现。百草枯(Paraquat) 是一种广泛应用的除草剂,它的结构与MPTP 非常类似,有接触百草枯数年后出现年轻PD 病例的个案报道,所以一直成为PD 病因研究的热点,但目前的结论尚不一致[1,2,3,4]。
1 对象与方法
1.1 研究对象:雄性C57BL/ 6 小鼠23只,18-22g,按照随机数值表,采用随机化原则随机分为2组,阴性对照组为9只,实验组14只。
1.2 研究方法:实验组小鼠每日灌胃相应的百草枯10mg/kg,阴性对照组给予相应量的生理盐水。
1.3 爬杆试验:实验2个月后,用爬杆法评定小鼠行为学改变[5],同时观察每天每只小鼠是否有震颤、竖毛、前腿抬高、竖尾、动作缓慢、减少等异常行为。引导动物在10 s内自杆顶爬至杆底,每只训练4次,训练完毕对其进行测定。进行爬杆试验,每只鼠允许爬杆两次,计算平均分。
1.4 统计学方法:统计分析实验数据应用SPSS统计软件处理,用±s表示,两组间比较采用 t 检验。
2 结果
2.1 百草枯对小鼠体重的影响:由表1可见,不同时期百草枯组小鼠的体重较阴性对照组轻,经t检验第4周和8周时体重差异有统计学意义(百草枯组P=0.026)。
表1 各试验组小鼠体重的变化(x±s,g)
注:w代表周,*与阴性对照组比较P<0.05
2.2 百草枯对小鼠行为学的影响:从表2可见,两组小鼠爬杆试验时间没有统计学意义(P0.355)。与百草枯组相比,阴性对照组小鼠的爬杆评分有统计学意义(P
表2 各试验组小鼠爬杆时间(x±s,s)
注:w代表周,试验从第1周至第8周结束,两组小鼠爬杆时间差异无统计学意义,(t1.08,P0.355)。
3 讨论
百草枯对机体存在着广泛的影响,表现为全身的毒性作用。本次实验中发现,阴性对照组小鼠活动正常,被毛舒展光亮,精神状态平稳,而百草枯组小鼠被毛不顺,毛糙,整个试验过程中体重增长速度低于阴性对照组,而在实验后期,百草枯组小鼠还出现3只小鼠死亡情况。上述改变均和文献报道的百草枯的一般毒性一致[6]。
表3 C57小鼠爬杆试验评分结果
*代表有统计学意义
本次实验中,试验组小鼠于持续接触低剂量百草枯1周后出现震颤、前腿抬高、竖尾、竖毛,紧跟着出现短暂性的活动减少,对外界刺激反应低下等类似帕金森病的症状,以给予百草枯后2小时左右上述症状最为明显。上述症状仅为短暂性,可自行恢复,至 24 小时后完全消退。随着染毒时间的延长,上述表现越来越明显,症状持续时间逐渐增长,但仍然能于次日恢复。这表明PQ对C57小鼠的运动功能损伤呈渐进性加重。最后一次灌胃完毕后,百草枯组小鼠活动少,后腿僵直,症状几乎持续存在,可能提示在早期PQ对小鼠的损伤较轻,能够通过代偿机制较快的恢复,而最后这种代偿机制被打破从而出现运动功能上的不可逆。
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【摘要】 目的: 研究红景天苷对大鼠局灶性脑缺血再灌注损伤的保护作用. 方法: 红景天苷灌胃给药7 d后制作大鼠大脑中动脉闭塞(middle cerebral artery occlusion,MCAO)模型,观察大鼠行为学改变;取大脑并用氯化四唑(tetrazolium chloride,TTC)染色后测定梗塞百分比和含水量;进行大脑组织学检查,制作脑匀浆测定超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)、谷胱甘肽(GSH)、Na+K+ATP酶、Ca2+ATP酶,乳酸(LD)和NO的含量. 结果: 红景天苷高、中剂量组(48,24 mg/kg)均能使动物的行为学评分、梗塞百分比、脑含水量显著降低,能改善脑组织学损伤,并能明显增加SOD,GSH含量并降低MDA,NO,LD含量,还能显著提高缺血再灌注后脑匀浆内Na+K+ATP酶、Ca2+ATP酶的活力. 结论: 红景天苷对脑缺血再灌注有一定的保护作用.
【关键词】 红景天苷;脑缺血;再灌注;保护作用
0引言
近年来,随着临床医学上休克治疗的进展及动脉搭桥术和溶栓疗法等的推广应用,使缺血再灌注损伤的研究成为当前关注的项目之一,其中药物性保护作用也越来越受到重视. 红景天作为一种环境适应原性药物,在抗缺氧、抗寒冷、抗疲劳等方面均有良好的功效[1]. 红景天苷为红景天中主要的成分之一,有抗心肌缺血的作用[2]. 本实验旨在观察红景天苷在大鼠脑缺血再灌注中的保护作用.
1材料和方法
1.1材料红景天苷(salidroside,成都恒基医药科技有限公司,批号:20060423,纯度为90.0%以上);尼莫地平(山西亚宝药业集团股份有限公司,批号:060710,20 mg/片);川芎嗪(河北巨龙药业有限责任公司,批号:051009,50 mg/片);乳酸(LD)测定试剂盒、丙二醛(MDA)测定试剂盒、超氧化物歧化酶(SOD)测定试剂盒、谷胱甘肽(GSH)测定试剂盒、考马斯亮蓝试剂盒、ATP酶测定试剂盒、NO测定试剂盒(南京建成生物工程研究所);其他试剂均为市售分析醇;SD大鼠70只(河南省实验动物中心),雄性,体质量250~350 g,清洁级,适应性饲养3 d后用于实验;501型恒温水浴(上海仪器厂);台式干燥箱(重庆万达有限公司);TU1800紫外可见分光光度计(北京普析通用仪器有限责任公司).
1.2方法
1.2.1动物分组将SD大鼠按体质量随机分为7组,每组10只,分别为假手术组:给予等量生理盐水;模型组:给予等量生理盐水;尼莫地平组: 按1 mg/kg给予尼莫地平;川芎嗪组:按18 mg/kg给予川芎嗪;红景天苷高、中、低剂量组:分别按48,24,12 mg/kg给予红景天苷. 以上各组给药时均将药物按所需剂量溶解于生理盐水(5 mL/kg)后灌胃给药.
1.2.2造模于实验前7 d开始灌胃给药,1次/d. 第7日于缺血前60 min给药. 采用颈内动脉线栓法制备大鼠右侧大脑中动脉闭塞(MCAO)模型[3-4]. 动物用100 g/L水合氯醛(300 mg/kg)皮下注射麻醉后仰卧手术台. 从颈部正中切口,暴露右侧颈总动脉,向外牵引二腹肌及胸锁乳突肌,由颈总动脉分叉处向头端依次游离,并注意分离伴行的迷走神经. 结扎并剪断颈外动脉的分支:枕骨下动脉和甲状腺上动脉,在颈外动脉远端结扎,切断颈外动脉使其主干游离备用,然后分离颈内动脉,用丝线在颈外动脉根部打一松扣,夹闭颈总动脉和颈内动脉. 将长5 cm、直径0.28 mm的尼龙线经颈外动脉主干切口,缓慢向颈内动脉入颅方向推进,以颈总动脉分叉处为标记,推进18 mm左右时感到阻力,即达到了较细的大脑前动脉内,阻断了MCA的所有血供来源,扎紧颈外动脉根部松扣. 缺血1 h,拔出尼龙线,扎紧颈外动脉残端,缝合颈部切口. 假手术组大鼠麻醉后仅暴露颈内外动脉分叉,不闭塞MCA. 每部分实验均按照相同方法分组给药及造模.
1.2.3局灶性脑缺血再灌注大鼠的行为学评分、梗塞百分比、脑含水量的测量术后24 h 按Bederson的方法[5]对动物的行为缺陷进行分级评分. 0级:未观察到神经症状;1级:提尾悬空时,动物的手术对侧前肢表现为腕肘屈曲,肩内旋,肘外展,紧贴胸壁;2级:将动物置于光滑平面上,推手术侧肩向对侧移动时,阻力降低;3级:动物自由行走时向手术对侧环转或转圈;4级:软瘫,肢体无自发活动. MCAO 24 h后断头处死大鼠,取出大脑,称湿质量. 在视交叉及其前后各2 mm处做冠状切片5片,于10g/L TTC中37℃避光孵育30 min,其中每隔7~8 min翻动1次,再分离苍白区(梗塞区)和非苍白区(正常区),计算梗塞百分比. 梗塞百分比(%)= 苍白区质量/(苍白区质量+非苍白区质量)×100%. 将染色后的脑组织置于110℃烘箱烘干,对照大脑湿质量计算脑含水量. 脑组织含水量(%)=(1-脑组织干质量/脑组织湿质量)×100%
1.2.4局灶性脑缺血再灌注大鼠脑组织学的观察动物分组、给药及手术方法同前. 于MCAO后24 h处死大鼠,取出大脑于100 mL/L甲醛溶液中固定. 标本于腊制模具中切片后行HE染色,对大脑皮层海马进行病理组织学检查.
1.2.5局灶性脑缺血再灌注大鼠脑匀浆生化指标的测定动物分组、给药及手术方法同前. 在MCAO 24 h后大鼠处死取大脑,用生理盐水制成100g/L匀浆,按试剂盒说明书测定大脑组织中的SOD,MDA,GSH,Na+K+ATP酶、Ca2+ATP酶、LD和NO的含量. 脑匀浆蛋白含量按考马斯亮蓝法测定.
统计学处理:实验数据用x±s表示. 采用单因素方差分析进行组间显著性比较, 两组间样本均数比较采用t检验.
2结果
2.1红景天苷对局灶性脑缺血再灌注大鼠的行为学评分、梗塞百分比、脑含水量的影响同假手术组相比,模型组的MCAO大鼠脑卒中评分、梗塞百分比和脑含水量明显增大(P
2.2红景天苷对局灶性脑缺血再灌注大鼠脑组织学的影响假手术组的神经元基本正常(图1),核居中,未见神经元明显病变、坏死及炎细胞浸润等病理学改变. 模型组的大脑皮质神经元均见中~重度变性、坏死,神经元结构模糊,胞体肿胀,尼氏小体减少或消失,出现不同程度的核深染、核固缩、核溶解,神经元数目明显减少并见筛状软化灶形成. 红景天苷高、中剂量组分别有8,7例脑组织未见神经元变性、坏死及炎细胞浸润等病理学改变,其他神经元见轻~中度变性、坏死,神经元数目较模型组多. 红景天苷低剂量组的神经元变性、坏死等病理学改变也明显减少;红景天苷各剂量组核深染、核固缩、核溶解的例数明显减少. 尼莫地平组和川芎嗪组的大部分脑组织中未见明显神经元变性、坏死及炎细胞浸润等病理学改变,神经元数目较模型组多.
2.3红景天苷对局灶性脑缺血再灌注大鼠脑匀浆生化指标的影响与假手术组相比,模型组的MCAO大鼠脑内MDA,LD,NO明显增多(表2),GSH,SOD,Na+K+ATP酶和Ca2+ATP酶的含量明显减少(P
3讨论
与其他器官相比,脑循环具有高灌注、高氧耗和血流保持相对稳定的特点. 当灌流压、血容量增加时,易出现脑水肿. 这些性质决定了脑血管病具有高发病率和高致残率的特点[6]. 临床中风多发于中动脉位置,我们采用颈内动脉线栓法制备大脑中动脉阻塞-再灌注模型,损伤小,稳定性高,方法比较可靠[7].
尼莫地平是二氢吡啶类钙拮抗剂,能阻滞Ca2+ 内流,并抑制细胞内的Ca2+释放,使细胞内的Ca2+浓度保持在一定的水平,同时对I/R损伤产生的自由基有一定清除作用,尼莫地平注射液临床上已经广泛应用于急性脑梗死的治疗. 表2红景天苷对局灶性脑缺血再灌注大鼠脑匀浆生化指标的影响
川芎嗪是从中药川芎根茎中提取的有效成分,能扩张动脉,改善脑循环,临床上广泛用于缺血性脑血管疾病,它能清除自由基,抑制钙超载,抑制血小板聚集. 我们研究了红景天苷抗大鼠局灶性脑缺血再灌注损伤作用,结果表明红景天苷48,24,12 mg/kg可明显改善中动脉闭塞所致局灶性脑缺血大鼠的神经功能,明显缩小梗塞面积、减轻脑水肿. 病理切片结果表明,大脑皮质锥体细胞和脑实质神经细胞的核固缩、核溶解程度比缺血对照组明显减轻.
再灌注时期,随着氧气供应的增多,自由基大量产生[8]. 机体内存在对抗自由基和过氧化物的防御系统,主要通过SOD,GSH促进自由基及H2O2的降解. 红景天苷能升高脑缺血再灌注大鼠脑匀浆中SOD,GSH的含量,加快对组织超氧阴离子自由基的清除的同时使脂质过氧化产物MDA含量显著下降. 同时,脑缺血时无氧代谢加强,大量LD产生和积聚引起脑组织乳酸中毒,激活神经细胞Na+H+交换造成细胞内Na+增多,引起细胞肿胀[9]. 实验结果显示红景天苷能够降低缺血脑组织中LD含量,减轻缺血脑组织乳酸中毒状况.
细胞ATP酶的活性可反映细胞膜的功能,脑缺血再灌注后ATP酶活性的改变是神经质膜损害的标志,也是缺血后神经元继发损伤的重要环节. Na+K+ATP酶对缺血性损伤不敏感,而对缺血再灌注(I/R)损伤则十分敏感,其与I/R的病理改变有密切的关系[10]. 脑缺血再灌注损伤后,能量耗竭, ATP 酶的活性下降, Na+K+ATP酶活力下降导致细胞内Na+ 增高,造成细胞去极化,引起脑水肿;Ca2+ATP酶活性的下降可加剧线粒体Ca2+ 增高的程度,使ATP 酶活性进一步降低,能量耗竭状态加剧. 红景天苷能够明显提高缺血再灌注大鼠脑组织中Na+K+ATP酶和Ca2+ATP酶的活力从而改善脑缺血时的耗竭状态,避免进一步加重再灌注引起的细胞内钙离子超载,有利于缓解脑水肿,减轻神经元损伤[11].
NO是迄今在体内发现的第一个气体性信息分子,资料表明[12],NO在脑缺血再灌注损伤中具有双重作用:缺血早期可以增加皮质供血并具有神经保护作用;再灌注期大量产生的NO则具有神经毒性. 红景天苷能够显著减少大鼠脑缺血再灌注后NO的含量,推测其能改善再灌注期间神经细胞的损伤.
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让我们来猜一下这是什么动物:这种生物拥有复杂的社群结构,它们聚集在一起形成一个大的种群。当看到其中一个家族成员正在遭受痛苦时,其他个体的心跳会加速;当它们发现食物或者有潜在的威胁时,会发出信号和警报。
你猜到了么?你或许以为是聪明的海豚?可实际上,美国研究海豚交流方式的动物学家贾斯汀・格雷格上述文字中描述的动物是鸡。格雷格在他的新书中说道:“鸡并不像我们想象中的那样‘头脑简单’。或者,我们换一种思考方式:海豚真的像我们想象的那么聪明吗?”其实,格雷格并不是唯一一位提出这个问题的科学家。
在过去的50多年中,海豚一直被视为一种非常聪明的生物,它们常常被划分到人类和大型类人猿这个“高智商群体”中。但现在,动物科学家中开始出现了争论:海豚是真的聪明,还是很可能只是一种普通的海洋哺乳动物?南非约翰内斯堡维特沃特斯兰德大学著名的神经行为学家保罗・曼格认为:“是我们一厢情愿地把海豚放在一个理想的框架中,并毫无理由地将人类自己的期望加诸在它们身上。”
与格雷格一样,曼格教授也大胆挑战了关于海豚的原有认知。在他看来,包括拥有特别复杂的大脑、拥有使用较复杂语言的能力、可以使用工具以及具有自我意识……这些最为大家所津津乐道的海豚的“独特之处”,其实都是缺乏可靠的科学根据的。他甚至指出,在某些情况下,海豚的表现甚至都逊于金鱼。当把金鱼放进一个碗状容器里时,它们至少还大胆尝试跳出逃跑,而被网捕到的海豚甚至都不会想到通过跳跃试图逃跑。“格外聪明的海豚”这种想法只是我们“虚构出来的一个神话”罢了。
海豚神话的由来
海豚是如何在人类文化中拥有特殊地位的呢?原因可以追溯到上世纪五六十年代。生理学及神经学家约翰・李利在塑造海豚形象中发挥了至关重要的作用。他的研究将海豚从一种只是拥有优秀的游泳技能、像鱼一样的哺乳动物,提升到了“海底智者”的地位。在现在听起来都很恐怖残忍的实验中,李利将电极直接贴在活体海豚的大脑上,并通过电流刺激海豚的神经。有一天,一只被连接到电极设备上的海豚因为感觉到了死亡逼近的恐惧而开始拼命大叫。当李利将录音慢速回放时,他认为这只海豚当时是在试着与折磨它的研究人员进行沟通交流。
在进一步的实验中,李利认为,海豚具有类似于人类的“说话方式”,并试图和其他海洋生物建立沟通。李利渴望与海豚交流,因此,他开始尝试在自己和海豚身上使用LSD(LSD:D-麦角酸二乙胺,是一种强烈的半人工致幻剂,在欧美很多国家被视为非法药物,曾被美军用作审讯时的吐真剂),希望能通过这种致幻剂刺激海豚和自己“说话”。有趣的是这种致幻剂对鲸类动物没有影响。
之后,李利移居到美国西海岸,并开始结合新时代的意识形态和他不完整的海豚研究撰写了一系列书籍。李利在书中写道:“动物比任何男人或女人都更聪明。”他甚至开始将动物归入哲学、伦理学中。然而,李利的这种近似混乱的研究却为海豚打造了一个全新的形象,并形成了今日我们对海豚的一些普遍看法。
大家纷纷涌向海豚的自然栖息地,甚至是海洋世界,只为亲眼见一下可爱的海豚;艺术家们开始用色彩描绘这种生物跃出水面的身姿;在大众的意识中,海豚逐渐变成传递爱与和平的生灵,享有人类无条件的爱;还有很多人相信海豚拥有神奇的治愈能力,并拥有心灵传输的能力,“海豚疗法”可以治愈人类的抑郁症和瘫痪;甚至有夫妇考虑采用“海豚助产”的分娩方式,相信海豚会让自己和婴儿都保持安宁的、自然的心。 海豚具有非常复杂的社群结构。
在这个星球上,还没有其他物种可以让人类产生如此压倒性的情感回应。同时,这种海豚热潮也激励了各种海豚研究的进一步发展繁荣。多年来,海豚的各种能力已经深深地刻入大家的脑中,其中最令人印象深刻的包括海豚使用工具的能力,以及它们能在镜子中辨认出是自己的能力等。这种能力在包括黑猩猩、猩猩等多种公认的高智商动物身上都有体现,被认为是动物具有自我意识的重要标志行为。除此之外,海豚还能够理解简单的人类语言规则,可以灵活地解决各种问题,并具有非常复杂的社群结构。所有这些都帮助海豚获得了一个极高的声誉――地球上具有最高级认知能力的物种之一。但在另外一些动物行为学家眼中,这些说法都过于夸大了。他们认为,这些说法使海豚偏移出了真实的动物世界,没有能够完全客观地对海豚作出评估。
时至今日,关于海豚智力的争论仍没有停止。那么,真实的海豚究竟是怎样的呢?它们只是具有较高智商的海洋哺乳生物,还是真的可以在水中认真思考并真实感知到人类的情感呢?
如何评估大脑的价值?
科学家用来评估动物智商的一个重要标准就是脑部的相对大小,即用大脑的重量除以身体的重量,这个比值越大,就表明动物很可能越聪明。人类的大脑重量大约在1300克,相当于身体平均重量的2%。黑猩猩的大脑相当于自身重量的0.9%。而对于大象,尽管它们的大脑重量超过了4.5千克,但却只占到身体重量的0.2%。在这个数值上,海豚表现得相当突出。例如宽吻海豚的大脑重量为1800克,占自身平均体重的0.9%,和黑猩猩持平,这也是众多海豚研究者经常提及的海豚的骄傲之处。 海豚拥有较大的脑体积。宽吻海豚可以学会研究人员教给它们的40个不同符号,有的海豚甚至能理解超过100个单词。
如此看来,海豚可以当之无愧地进入动物界的“门萨俱乐部”(以高智商作为入会标准的协会)。但这个适用于陆生动物的“脑比重定律”,真的也同样适用于海洋哺乳动物吗? 当两只海豚相遇时,它们也会互相学习对方的口哨声。
新的研究表明,大脑中的胶质细胞发挥着非常重要的作用,这些细胞就像一个个微型的“烤箱”一样维持着大脑的温度。我国中国科学院上海生命科学研究院的研究人员最近也发现,大脑中的星形胶质细胞还可以防止神经元的过度兴奋,并且可以对神经元产生长时间增强反应,增强大脑的学习能力和记忆能力。并且胶质细胞很可能在神经信号的传递和处理中发挥着重要的作用。
曼格认为,海豚的大脑结构相对简单。鲸鱼进化出了巨大的大脑,很可能是为了确保自身器官在冰冷的海洋中不会变得温度过低。同时,如果动物大脑中胶质细胞密度很高,则更可能代表这种动物的高智商。海豚脑中缺乏发达、复杂的神经信息处理能力,与其他哺乳动物相比,实际上是与绝大多数脊椎动物相比,海豚的大脑并没有任何明显的高级之处。换句话说,海豚并不是大家心目中“绝顶聪明的动物”。 有宽吻海豚被发现在海底觅食时,会将一块海绵吸附在自己的吻部以保护其不受海底泥沙的伤害。这是否代表了海豚使用工具的能力呢?
或许并不比黄粉虫优秀
除却对海豚大脑体积的争论,关于海豚行为学的争论也从未停止。近期,曼格发表了他的新观点。他声称,针对海豚的行为学研究结果被过分地夸大了。并质疑很多研究结果的可信度。他甚至毫不客气地指出:海豚可以区别“多与少”的概念,但这种能力被证实在黄粉虫身上也出现了。 海豚可以通过彼此协作围捕鱼群。
海豚的语言能力一直是海豚高智商的代表特征之一。现在已知每个海豚都具有自己的一种口哨声,就像自己的签名一般。当两只海豚相遇时,它们也会互相学习对方的口哨声,就像人类交换名片一样。之后,当它们再次相遇后,就会发出这个“语言名片”似的口哨声,作为确认对方身份的标志。海豚的语言天赋还展现在对人类语言的理解能力上,它们破译人的手势指令自然不在话下。在一个实验中,宽吻海豚不但可以学会研究人员教给它们的40个不同符号,而且还能够正确理解这些符号组合后的意思。有的海豚甚至能理解超过100个单词。曼格也承认海豚的这一研究结果,但他指出,海豚不是唯一一种能做到这一点的动物,实际上,非洲灰鹦鹉和美国加州海狮也能学会这种以符号为基础的语言。 在“人类偏见”的基础上解读动物的行为,对动物而言毫无帮助。
而另一位支持曼格的科研人员――德国波鸿鲁尔大学的奥努尔・官图尔也在新近发表的文章中指出,相似的语言能力在很多动物身上也发现了,比如我们熟知的黑猩猩。一些犬类不但可以学会超过200种不同玩具的名字,并且在听到一个新的单词时,也会通过排除法将这个新单词与新玩具联系在一起。具有类似语言能力的动物当然还包括鹦鹉。其中,最著名的一只叫亚历克斯的鹦鹉不但可以学会很多物体的英文名称以及与颜色相关的单词,它甚至还可以学会短语,并了解到同一个物体可以通过质地、形状、颜色以及物体本身的名字等多种方式来加以描述。以上这些例子都表明,海豚绝不是唯一一种拥有语言能力的动物,也不会是特殊的一个物种。
真的会使用工具?
与此同时,众多科学家对海豚使用工具的能力也同样存疑。澳大利亚西海岸的宽吻海豚被发现,在海底觅食时,会将一块海绵吸附在自己的吻部以保护其不受海底泥沙的伤害。这是否代表了海豚使用工具的能力呢?又是否代表了海豚的高智商呢?科学家统计,在数千只海豚中,有41只雌性海豚被发现在使用海绵作为觅食工具,这些海豚通常需要独自花费很长时间来寻找一块合适的海绵。因此它们就会比其他海豚花费更多的觅食时间。从进化学的角度来看,在觅食时付出这样更多的代价(独自行动及耗时)真的值得吗?同时,曼恩还发现,只有雌性海豚展示了这种行为,并且也只有雌性个体愿意向母亲学习这种技能。结合白海豚的例子,这种南美洲的海豚有时也会将一些水草放在身上,在行为学家看来,这更可能是一种寻求配偶中的个体展示,是一种“求偶行为”。
从这些证据出发,曼格和官图尔都认为,我们并没有完全了解宽吻海豚用吻部顶着海绵这一行为的真正动机,而直接将这一行为作为海豚可以使用工具的证据是不能够完全站住脚的。官图尔还指出,即使今后的研究证明了海绵是海豚的一种工具,这也只是一种非常基本的工具使用能力,而并不代表海豚的智力就高于其他非人类动物。目前,当各种研究证据表明鹦鹉、灵长类动物以及乌鸦可以挑选出合适的工具来解决全新的问题时,而对于海豚,还缺乏足够证据表明它们也具有这一能力。很多其他动物都会使用工具,但很少动物会根据自己的目标挑选合适的工具来解决相应的问题,以及根据工具本身的特性来灵活地调整自己的行为,以获得食物等。到目前为止,只有一些灵长类动物(如黑猩猩)、鹦鹉和鸦科动物(如小嘴乌鸦)等能达到这个标准。与它们相比,海豚要逊色很多。
探究镜像识别能力
在众多的动物学研究中,可以识别出镜子中自己的影像的能力被认为是该物种像人类一样具有自我意识这种高级思维的标志行为之一,这个最早在黑猩猩中开展的实验也自然延伸到了海豚身上。在一个非常著名的实验中,美国亚特兰大埃默里大学的洛瑞q马里诺和心理学家戴安娜q赖斯给两只海豚的身上画上标记。然后,她们在这两只海豚面前竖起一面镜子。她们开心地发现,这两只海豚在镜子面前不断地转动自己的身体,这种行为非常酷似人类审视自己身上的装饰一般。在马里诺看来,这种行为代表了海豚的自我认知能力,就像在黑猩猩等类人猿中观察到的行为一样。
但这些都说服不了曼格,他并没有肯定马里诺的镜子实验。曼格认为:实际上,海豚的视力并不好,它们很难察觉到身体上的那些记号。官图尔也认为:海豚在有没有镜子在时都出现过同样的行为,虽然镜像识别的结果很有趣,但是,这个实验还缺乏十分明确的研究证据。
海豚“高智商”的捍卫者
那么,之前关于海豚的定论都是虚假的吗?许多海豚科研人员都觉得,以上言论是对他们研究成果的一种冒犯。在鲸与海豚保护组织中从事海洋动物保护的生物学家卡斯滕q伦辛看来,曼格和格雷格犯了一个同样的错误,他们执着于拿海豚的某一项能力和黄粉虫或鹦鹉相比较,却忽略了从多个方面综合地评估海豚的智商。实际上,我们也可以用同样的方式证明人类也并不比昆虫聪明。
神经学家洛瑞・马里诺也强烈反对曼格和格雷格的结论。他认为:我们不应该轻易地反驳这几十年的科学工作,我们需要认识到,现在很多的证据都表明海豚拥有很高的智商。例如,科学家观察到海豚可以通过彼此协作围捕鱼群。宽吻海豚在捕食时还会与渔民合作,它们会将成群结队的鱼赶到近海区,然后给渔民发去撒网的声音信号,而试图逃脱渔网的鱼就会直接游进等在一旁的宽吻海豚的嘴里。海豚还具有很高的社会性,为了培养彼此间的友好关系,它们会通过特定的“行为”触碰彼此。而面对种群内的“权力斗争”时,很多雄性海豚也会联合起来,形成多个小群体。
一项最新的研究表明,宽吻海豚的基因图谱和人类十分接近,这也从另外一个角度证明了海豚拥有较大的脑体积,并且智商程度较高。马里诺解释道:很多研究并不是因为我们对海豚有偏爱,而为其设定出一些特定的能力,再用尽一切力量寻找证据去证明。实际情况恰恰相反,很多研究结果都是因为先观察到了海豚特定的行为,才继而推断出它们的能力的。海豚现有的特殊地位完全是由对鲸类动物的科学研究结果推动的。
停止特殊化
海豚真的聪明吗?从20世纪50年代开始,各种关于海豚的研究提升了人们对海豚的喜爱,也同步推动了公众对海豚的关心。无论这些科研结果客观与否或正确与否,不可否认的是,众多对海豚认知能力、情感的研究,让我们更加关注这种动物,关注野生海豚的种群变化,甚至关注到人工饲养环境下海豚的生存现状。很多海豚研究人员也非常希望推动海豚的保护和公众对海豚自身福利问题的关注。最早关注海豚镜像识别能力的马里诺和其他一些科学家甚至期望看到海豚能像人类一般,被赋予个体的法律地位。他们认为,高智商的动物应像人类一样拥有很多“基本的权利”,例如生命权、免遭痛苦的权利等等。
在此推动下,为了保护野生的海豚,美国规定所有金枪鱼的产品必须使用“海豚安全”标签,并严格禁止以捕捞金枪鱼的围网等各种器具伤害海豚。尽管如此,海豚狩猎活动还公然地在北大西洋的法罗群岛和日本海域继续着,这需要人们投入更多的关注。同时,目前还有为数不少的海豚生活在人工饲养的环境中,除却关心它们是否会受到病痛折磨以外,越来越多的目光也开始投入到海豚的精神和情感层面。例如,在狭小、单调的圈养环境下,自然行为被抑制以及缺乏足够的环境刺激会不会造成海豚精神上的压力和情感上的痛苦;作为一种高度社会化的动物,海豚单独或与几只完全不认识的“陌生人”一起关在水族馆的玻璃箱里,是否会因缺乏足够的社流而感到压抑?这样的问题越来越多地被大家提出来引起公众的关注,这些让每一个动物学家都感到欣慰。
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