


Gül Dölen 和 Eric Edsinger 可能是世界上唯一见过章鱼经历糟糕的摇头丸之旅的人。
“我们尝试的前几只动物,我们给它们的剂量实在太大了,”约翰霍普金斯大学的神经科学家 Dölen 说,“因为我当时想,‘嗯,如果它起作用,可能需要巨大的剂量才能看到任何效果。’”
这些伪装大师让彩色波浪状地涌动在它们的触手上,身体变得苍白,并改变了它们的呼吸模式。Dölen 和芝加哥大学的海洋生物学家 Edsinger 怀疑摇头丸(也称为 MDMA)让这些动物不知所措,于是他们调低了剂量。经过三次试验后,他们确定了一个合理的剂量,即原始剂量的千分之一。(研究中涉及的所有七只动物现在都安全地回到了伍兹霍尔海洋生物学实验室的家中,Dölen 说它们一切正常)。
在进化树上,这些海洋异类与人类之间隔着五亿多年的进化历史,但 MDMA 对我们大脑产生影响的剂量,按体重计算,大致相同。这个结果本身就说明了很多问题,但 Dölen 和 Edsinger 还有另一个惊喜,一个对神经科学具有深远影响的惊喜:我们处于兴奋状态时的行为方式也很相似。
章鱼有三个心脏、蓝色的血液,断掉的触手还会继续游动(那里有比它们大脑更多的神经元),它们是如此的奇特,以至于一些科学家怀疑它们来自外星(剧透警告,它们没有)。正是这种外星特性吸引了 Dölen。
“章鱼大脑的组织结构比蜗牛更像,而不是像我们,”她说。特别是,它们缺乏神经科学家认为我们许多高级能力(如语言和规划)所归功的那个皱巴巴的大脑皮层。尽管如此,章鱼表现出许多看似智能的行为,例如识别特定的研究人员和解决难题,这让像果蝇和线虫这样的实验宠儿相形见绌。
Dölen 的实验室一直在寻找帮助人类(和其他动物)进行社交的大脑结构,所以她认为章鱼和 MDMA 是绝配。这些八条腿的隐士除了交配外,很少与其他同类互动,在交配过程中,占主导地位的雌性只容忍雄性存在几分钟,然后就会将他赶走。这些短暂的和谐时刻表明,动物在必要时是可以好好相处的,因此研究人员想知道 MDMA——在人类身上,它以使用户感到欣快、自信和充满爱意而闻名——是否也能在章鱼身上“打开”这个开关。“据我所知,没有其他化合物能如此有效地诱导人类或小鼠的亲社会行为,”Dölen 说。
由于以前从未有人想过观察章鱼对精神活性药物的反应,Dölen 和 Edsinger 不得不从头设计实验。他们从类似的啮齿动物研究中汲取灵感,设置了一个三室水箱,中间的房间是空的,一个房间里有一只被困住的章鱼,另一个房间里有一个“新奇物体”(一个星球大战系列的毛皮怪或冲锋队员玩偶)。他们将每只清醒的测试对象放入中间的水箱中三十分钟,并测量它们在每个区域花费的时间。然后,在让测试对象浸泡在装有摇头水的水杯中十分钟,并冲洗干净以避免污染后,他们再次进行试验。
即使只有四只实验对象(前三只休息了一周以恢复),其差异也十分明显。清醒的章鱼大部分时间都与动作玩偶待在一起,也许是因为靠近另一只章鱼会给它们带来压力,或者也许是因为它们是星球大战的忠实粉丝。当它们冒险进入“社交”房间时,它们会把自己挤在角落里,最多只是试探性地伸出一只触手去接触在那里的章鱼。
加入 MDMA 改变了这种行为,将“社交场合的壁花”变成了“社交场合的蝴蝶”,它们大部分时间都与另一只章鱼待在一起。“它们都表现得很放松,用五条触手拥抱着(笼子),”Dölen 说。她还随口提到,她看到了很多有趣的举动,比如用身体摆出帐篷的形状,进行“看起来像水上杂技”的表演,以及长时间地抚摸水箱里的气石。
根据阿拉斯加太平洋大学的生态学家 David Scheel 的说法,在野外并不鲜见这种玩耍行为,他花了数百小时观看章鱼互动视频。但他认为这项研究的整体信息非常深刻。他说,章鱼将彼此视为它们世界中的“重要参与者”,所以它们的大脑拥有社交模式是很自然的。“这正是这篇论文出色展示的,”Scheel 说。“它们拥有一个机制,这个机制可能在大多数章鱼身上都潜藏着,但它在整个动物界都存在。”
这是一个惊人的结果。许多药物即使在人与人之间效果都不同,更不用说物种之间了。跳到一个生命树上完全不同的分支,所有预期的结果都应该被推翻。完全没有理由认为狗的药物对鱼有效,或者蜘蛛的药物对狐狸有效。然而,摇头丸却对人类和章鱼都有效。
共同的线索似乎是一种叫做血清素的分子。MDMA 的作用部分是通过与大脑中通常会清除游离血清素的泵结合并反转它们,从而使大脑充满大量的制造快乐的化学物质。这个过程使人类和小鼠变得非常友好,而本周四发表在《Current Biology》上的这项研究首次证明,它对没有脊柱的章鱼也起到了类似的作用。
“血清素不仅在社交行为中扮演重要角色,而且很早就扮演这个角色了,”Dölen 说。(我们与章鱼最后的共同祖先——某种蠕虫——生活在数亿年前)。她和 Edsinger 还分析了他们在实验中使用的加州双斑章鱼的最近测序的基因组,并证明它确实拥有产生血清素泵的基因。他们在苍蝇、蠕虫和其他软体动物中发现了类似的基因(尽管奇怪的是,在蚂蚁和蜜蜂等高度社会化的昆虫中没有),这表明血清素的作用可能比神经科学家之前认为的要广泛得多。因此,Dölen 说,未来对社交互动的研究需要将血清素的作用纳入考量。
她也准备好帮助开启章鱼行为学研究领域,以了解更多信息。Dölen 表示,美国国立卫生研究院目前不资助对章鱼的实验,因为它不承认它们是模式生物,但建立一套像现在已经存在的啮齿动物那样值得信赖的实验程序,可以使其他研究人员更容易在未来进行类似的实验。
“建立这样一个领域需要许多许多实验室在解决问题的不同部分上进行工作,”Dölen 说。“这是对其他人发出的邀请,让他们来参与这项工作。”