压力会破坏蠕虫的神经，留下持久的记忆

科学家们在雄性蠕虫性成熟之前就给它们喂食，从而阻碍了它们的青春期发育。在一项由美国国立卫生研究院资助的研究中，科学家们提出，即使在性成熟前几天，饥饿带来的压力也会阻止关键神经元回路的正常变化，从而导致成年雄性蠕虫表现得不成熟。

“我们发现这是环境问题压力可以永久而深刻地影响发育中的神经系统的连通性，”纽约市哥伦比亚大学生物科学教授奥利弗·霍伯特博士说，他是该研究的资深作者，该研究发表在自然．

霍伯特博士的实验室研究微小透明物的神经系统蠕虫叫做秀丽隐杆线虫，或秀丽隐杆线虫。此前，他实验室的科学家们展示了如何做到这一点性成熟基因重组和重塑了雄性蠕虫的一些神经元回路的连接模式，使它们不同于雌雄同体的交配伙伴。

在这项研究中，实验室的研究生艾米丽·拜耳(Emily Bayer)发现，在成熟之前暴露于压力，特别是饥饿，会中断雄性蠕虫的重新布线程序，使成年蠕虫的电路不成熟。她的研究结果还表明，这些对压力的反应在一定程度上是由血清素控制的，血清素是一种与人类抑郁有关的神经递质。

美国国立卫生研究院国家神经疾病和中风研究所(NINDS)的项目主任吉尔·莫里斯博士说:“探索基因和环境如何塑造神经系统，对于了解电路是如何分解而导致各种神经疾病至关重要。”

起初，拜耳不小心把一些动物放在无人看管的情况下几个星期，让未成熟的蠕虫感到紧张。这导致蠕虫停止正常生长，进入科学家所说的“dauer状态”。

“基本上，如果未成熟的蠕虫感受到任何类型的压力，它们可以暂时停止正常生长数月，然后在压力消失后重新开始生长。这种生长过程中的暂时冻结是dauer状态，”Hobert博士说。

最终，拜耳将蠕虫放回正常环境，让它们长大成人。在检查了受压蠕虫的神经系统后，她发现了一些不寻常的现象。正常情况下，在性成熟期间，雄性尾巴上的一些神经元连接会被消除或修剪。相反，她发现压力下的蠕虫中不成熟的连接仍然存在。后续实验表明，这完全是由饥饿引起的，没有其他形式的压力(如热)可能导致道尔状态。

“我完全惊讶了。事实上，我从未想过给蠕虫施加压力会有什么影响，”拜耳说。“直到我看到他们电路的差异，我才意识到压力可以重新映射他们的线路图。”

她还发现，性成熟前的饥饿会导致雄性成年蠕虫在已知的由这些回路控制的行为中表现得不成熟。与正常的成年雄性不同，受压的蠕虫对一种叫做SDS的有毒化学物质高度敏感。受到压力的蠕虫远离SDS，而正常的雄性几乎没有反应。受到压力的蠕虫也有交配问题。具体来说，它们与雌雄同体的蠕虫接触的时间比正常雄性要少得多。

进一步的实验表明，神经回路的修剪是由血清素和章鱼胺的相反作用控制的，章鱼胺是人类“战斗或逃跑”神经递质去甲肾上腺素的化学表亲。饥饿的蠕虫产生异常大量的章鱼胺，这阻碍了血清素的产生。在饥饿期间，将未成熟的雄鼠暴露于血清素中会导致正常的修剪，而成年鼠则对SDS产生成熟的反应。相反，在未成熟的雄性蠕虫的饮食中添加章鱼胺可以防止电路修剪。

这些结果是否表明压力会破坏人类神经系统在早期发育期间所经历的变化?

“这是个棘手的问题。目前，很难确定人类和其他具有大型复杂神经系统的动物之间的这些差异，”霍伯特博士说。“然而，蠕虫是如此简单和容易研究，我们可以提供详细的证据，可以指导大大小小的神经系统。”

目前，他的实验室是一个名为CeNGEN的全国性项目的一部分，该项目旨在绘制秀丽隐杆线虫神经系统中每个神经元的遗传活动。这个项目的结果可能会帮助研究人员充分探索基因和经验，或先天和后天之间的碰撞是如何塑造一个人的神经系统．