罕见的可逆性大脑萎缩现象

时间:2022年11月8日
来源:Royal Society Open Science

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欧洲鼹鼠的大脑在冬天到来之前会萎缩11%,而到了夏天又会增长4%。

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研究人员发现了另一种大脑萎缩的哺乳动物。

欧洲鼹鼠在严冬面临生存危机。它们的哺乳动物新陈代谢需要比最冷月份更多的食物。鼹鼠们没有通过迁徙或冬眠来应对季节性的挑战,而是想出了一种意想不到的节能策略:缩小大脑。

在最近的一项研究中,由Dina Dechmann领导的Max Planck动物行为研究所的一个小组发现,欧洲鼹鼠的大脑在冬天前收缩11%,到夏天时又会长回4%。它们是一种新的哺乳动物,以通过一种被称为德涅尔现象的过程可逆收缩大脑而闻名。        

欧洲鼹鼠是已知的最新的一种哺乳动物,它们的大脑在冬天之前会可逆收缩。

然而,这项研究不仅仅是为大脑萎缩的动物增添了一个奇异的物种;它深入研究了是什么推动它们走上这条危险道路的进化之谜。当研究人员比较来自不同地区的鼹鼠时,他们发现德纳尔的现象是由寒冷的环境引起的,而不仅仅是缺乏食物。减少大脑组织有助于动物消耗更少的能量,从而抵御寒冷。

这种现象最早是在鼩鼱的头骨中被描述出来的,它们在冬天的头骨更小,而在夏天则更大。Dechmann和他的同事在2018年报告了第一个证据,表明鼩鼱头骨的这些非典型变化发生在一个人的整个生命过程中。Dechmann和他的同事已经证明了Dehnel现象发生在白鼬和黄鼠狼身上。这些哺乳动物的共同之处在于,它们的生活方式让它们处在活力的刀刃上。欧洲鼹鼠的头骨在冬天前收缩,在春天重新生长,这一过程被称为德涅尔现象。

Dechmann说:“它们有极高的新陈代谢,在寒冷的气候中全年活动。它们微小的身体就像涡轮增压的保时捷发动机,可以在数小时内耗尽能量。”

对科学家来说,很明显,收缩消耗能量的组织,比如大脑,可以让动物减少它们的能量需求。“我们知道,德涅尔的现象帮助这些动物在艰难时期生存下来。但我们仍然不知道驱动这一过程的真正压力点是什么,确切的环境触发因素是什么。”

现在,研究小组通过研究一种新陈代谢极端的新哺乳动物来回答这个问题。通过测量博物馆收藏的头骨,研究人员记录了两种鼹鼠——欧洲鼹鼠和西班牙鼹鼠——在不同季节的变化。他们发现,欧洲鼹鼠的头骨在11月收缩了11%,在春天再生了4%,但西班牙鼹鼠的头骨全年没有变化。

由于不同物种生活在截然不同的气候中,研究人员可以确定是天气而不是食物的供应导致了大脑的变化。Dechmann说:“如果仅仅是食物的问题,那么我们应该看到欧洲鼹鼠在冬季食物短缺时萎缩,而西班牙鼹鼠在夏季炎热导致食物短缺时萎缩。”

研究结果不仅回答了进化的问题,还为我们的身体在遭受严重损伤后如何再生提供了见解。Dechmann说:“这三种远亲哺乳动物可以收缩并再生骨骼和脑组织,这对阿尔茨海默症和骨质疏松症等疾病的研究具有重大意义。我们通过德纳尔发现的哺乳动物越多,其生物学见解就越与其他哺乳动物相关,甚至可能与我们人类相关。”

参考文献:

Winter conditions, not resource availability alone, may drive reversible seasonal skull size changes in moles

     

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