隔离30天后，它们的脑细胞缩小了两成

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隔离30天后，它们的脑细胞缩小了两成是怎么回事，是真的吗？2020年03月16日是本文发布时间是这个时间。下面一起来看看到底怎么回事吧。
                                隔离30天后，它们的脑细胞缩小了两成
                               
                                一些研究发现，长期的孤独或失去社会活动后，人类和动物都会变得社恐和保守。
                               
                               
最近一些日子，许多大朋友小朋友不能上班上学，被隔离得有些难受。我们通过切身体会明白，隔离对人有影响，但是这种影响究竟多大，体现在身心的哪些方面呢？



芝加哥大学已故认知与社会神经科学中心主任、神经科学教授 John T. Cacioppo 在十年前提出，社会性动物，比如人类的大脑在脱离社会的时候会进入自我保护模式，因为被孤立和孤独是一种消极的信号，会促使个体采取自我防卫和自我保护的行动。

来看看相关证据。2014年发表在 Psychosomatic Medicine 上的一项研究发现，当草原田鼠和配偶（草原田鼠是一夫一妻制的）分开被隔离一段时间，然后被放到开阔的环境中时，和那些一直和配偶在一起的草原田鼠相比，孤独的草原田鼠不太愿意探索环境，而表现出更多的躲避行为。


草原田鼠

孤独的草原田鼠更不愿意处于开阔地的中心，它们倾向于绕着边缘跑，因为中心更容易被掠食者发现。


被隔离的草原田鼠被放到图中圆形区域开放区域后，和没有被隔离的草原田鼠相比，更倾向于往圆环周围跑。图片来源：John T. Cacioppo

有时这种自我保护会让人负能量满满。2009年，Cacioppo 和同事发表在
Journal of Cognitive Neuroscience 上的一项脑成像研究发现，孤独的大脑的颞顶联合区（temporoparietal junction）更为活跃，这个区域和消极的社会信号有关。也就是说，孤独的人更在意负能量的事情，对他人的消极行为更敏感。


颞顶联合区（红圈内） 图片来源：wikipedia

而一些最新的前沿研究还发现，隔离的孤独还会缩小啮齿动物的脑神经元体积、减少神经元连接。

美国托马斯杰弗逊大学的神经科学教授 Richard J. Smeyne 是隔离和孤独对啮齿动物大脑影响领域的先驱。为了研究隔离对社会性动物的身心健康有什么作用，Smeyne 和同事对小鼠做了实验，并在2018年11月的神经科学学会（Society for Neuroscience）年会上进行了报告。

隔离带来的最显著的环境变化就是活动面积的缩小以及社会距离的拉伸。为此，他们设计了两种鼠舍，第一种很宽敞，很好玩，里面有各种玩具，小鼠可以自由活动和社交，类似于带娱乐设施的豪宅。


研究中两种不同的居住环境：左边是带有娱乐和社交功能的宽敞鼠舍，右边是没有娱乐和社交属性的隔离鼠舍。图片来源：Richard J. Smeyne

而另外一种就是鼠的蜗居——美国的标准研究用鼠笼。这种鼠笼的大小是25.4*19*15.24立方厘米，里面没有玩具，四面透明，一个笼子一个鼠，鼠和鼠之间相互隔离。小鼠虽然可以通过笼子看到对方并用声音交流，但是不能互相接触。

大家品一品，在左边的豪宅里，小鼠可以在玩具里便便不被发现；而在右边的小蜗居里，便便要被隔屏的朋友围观，还会被迫看到楼上便便，想把便便埋起来就会看到楼下的朋友正在望着自己...不崩溃是不可能的（大雾）。


2012年，美国更新了《实验动物饲养管理和使用手册》（Guide for the Care and Use of. Laboratory Animals），受美国国立卫生研究院(NIH)资助的研究要为大鼠提供比上一版（右）更大的笼子（左）。 图片来源：Joseph Thulin/Biomedical Resource Center, Medical College of Wisconsin

为了研究隔离对小鼠大脑的影响，首先要培养一批原本自由自在，但突然失去一切被禁足的小鼠。

为此，研究者在愉快的环境里养了好几代的“自由人”小鼠。然后在一些小鼠3个月大的时候，他们把它们从豪宅挪到了标准蜗居里。

被隔离的小鼠有非常明显的反应，它们会发出痛苦的求救声。密歇根大学的分子和行为神经科学研究中心主任 Huda Akil 表示，在啮齿动物聚集的时候，它们发出的超声波和被隔离时发出的声音完全不同。在被隔离的时候，啮齿动物会发出求救信号，而它们的大脑会加速遗忘和害怕有关的记忆。

而在这些小鼠被隔离了30或90天后，研究者把小鼠的大脑取出来，然后对神经元做了高尔基染色，方便观察它们的变化。

这些研究者发现，一个月的隔离后，神经元的轴突（轴突是神经元传输信号的结构）的大小、树突（轴突是神经元接收信号的结构）的长度并没有发生显著改变，但是感觉和运动皮层的神经元体积减少了20%。



幸运的是，树突棘，也就是神经元间形成突触的部位的数量增加了17%。树突棘对学习和记忆非常重要，当我们学习的时候，神经元间建立新的连接，树突棘数量就会增加。


树突（白色杆状）上的树突棘（小白点）图片来源：wikipedia

这说明神经元想要通过增加树突棘的方式增强联络，弥补缩小的神经元造成的损失。换言之，1个月的隔离对于小鼠的大脑虽然有不利的影响，但是大脑还能自我调整。

但是隔离3个月后会怎样呢？

Smeyne 发现，90天的隔离后，神经元的各项指标都发生了显著变化，树突的长度、轴突长度、神经元细胞体积变小了20%-25%。更可怕的是，树突棘的数量也减少了20%，Smeyne 认为，这说明神经元已经不再试图通过增加树突棘的数量弥补丢失的体积了。

为了继续研究隔离对小鼠大脑分子层面的影响，在另一项与杜克大学的神经疾病学者 Laurie Sanders 以及匹兹堡大学的神经疾病学者 Michael Zigmond 等人合作的研究中，Smeyne 把另一批在豪宅中养大的成年小鼠放到标准鼠笼里隔离了4个月。



他们发现，隔离后小鼠的脑源性神经营养因子（BDNF）水平下降了73%，BDNF 是帮助神经元的生长、成熟和存活的重要蛋白质，BDNF 水平的降低对脑功能而言显然是不利的。这个发现并不令人意外，过去有许多研究证实丰富多彩的生活环境能够增加 BDNF 的表达。

可是隔离3个月带来的损失并仅限于神经营养因子，小鼠大脑中线粒体 DNA 损伤增加了5倍，这说明大脑的 DNA 修复能力显著下降了。现在我们还不清楚，这样的损伤是否可逆。

无独有偶，Akil 和同事在2011年和2014年的研究发现，被隔离的啮齿动物的大脑变得更抑郁。

原来，被隔离了1-2周的啮齿动物大脑的另一种神经生长因子——成纤维细胞生长因子2（FGF2）的表达减少了。而对人类和许多动物来说，FGF2 是一种天然的抗抑郁抗焦虑物质，如果 FGF2 分泌太少，人和动物就容易产生抑郁倾向。

抑郁的后果相信不用赘述了。早在1996年，在发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上的一项奠基性研究就发现，抑郁症拖着不治疗的时间越久，海马体缩小就越厉害。海马体是和记忆有关的重要脑区，如果它的功能衰退，影响的不仅仅是学习能力这么简单。

上述这些研究并没有对小鼠进行更长期的隔离，因为美国的动物实验伦理监管单位——实验动物管理与使用委员会（IACUC）规定，实验用的社会性动物必须被圈养在能提供社交和娱乐的环境里，并禁止将它们长期隔离。


IACUC对实验动物福利的规定：必须要为它们提供娱乐、社交和运动设施。
图片来源：research.uci.edu/compliance/animalcare-use/research-policies-and-guidance/environmental-enrichment.html

如果要做动物长期隔离的研究，就需要向 IACUC 提出复杂而漫长的申请。如果违反 IACUC 的规定，美国的研究者就会面临严重的处罚，比如研究经费被收回，甚至丢掉工作。不过上述研究也从侧面说明，IACUC 的规定从动物福利的角度来说是合情合理的。

小老鼠们被隔离一个月尚且如此，人类被隔离后变得迟钝而社恐也就不难理解了。