弓形蟲到底是如何對被感染的小鼠施加“心靈控制”的?

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關於弓形蟲

弓形蟲,是一種原生動物類的寄生蟲(蛔蟲則是線蟲類的寄生蟲,弓形蟲只有一個細胞),能夠感染包括人類在內的各種中間溫血宿主。寄生蟲僅在特定宿主(貓科成員)的腸道內進行有性生殖,並可能導致遺傳變異。此外,弓形蟲似乎能夠改變宿主的自然行為,從而有利於其在環境中的傳播。

上圖:弓形蟲的生命週期。


小鼠大腦中的弓形蟲囊腫

弓形蟲病是世界範圍內最常見的寄生蟲傳染性疾病之一,由細胞內的原生動物寄生蟲弓形蟲引起。該寄生蟲能夠感染許多種類的溫血動物以及作為中間宿主的人類。弓形蟲僅會在貓科物種的體內進行有性生殖,受精卵囊會隨受感染的貓糞散播到環境中。這些卵囊可能被野生齧齒動物和其他中間宿主吞噬,但弓形蟲在這些動物體內只進行無性繁殖。弓形蟲急性感染是一個短暫的階段,隨後是慢性期——弓形蟲將駐留在中樞神經系統、肌肉和眼組織中的組織囊腫內。當貓食用受感染的中間宿主時,弓形蟲就會完成一個生命週期。因此,這些中間宿主增加被捕食機會的任何行為都可能導致寄生蟲向貓傳播的概率和速率更高。有證據表明,在齧齒動物中大腦的特定區域中存在寄生蟲會影響其生理功能,從而導致其行為改變,該行為改變有利於將寄生蟲傳播到特定的宿主。此外,實驗證明弓形蟲誘導中間宿主產生的行為改變是高度特異性的,因為弓形蟲的入侵鈍化了齧齒動物對貓類捕食者氣味的厭惡,但並不影響對非貓的捕食者氣味的識別。由於海馬和杏仁核這兩個大腦區域是參與自然防禦行為和情緒加工相關的大腦結構,存在於這兩個大腦區域弓形蟲寄生囊腫,可能就是上述行為改變的生理因素。


上圖:弓形蟲形成的囊泡。


一項研究評估了實驗室感染了弓形蟲的小鼠大腦中海馬和杏仁核中形成的寄生蟲囊腫的數量,因為這些區域參與了防禦行為的控制以及情緒加工,並評估了弓形蟲感染對小鼠行為的影響。

獲得的結果表明,感染小鼠的海馬和杏仁核中均存在寄生蟲囊腫,且弓形蟲的感染會顯著影響小鼠的正常探索行為, 與未感染的小鼠相比,被感染的小鼠在實驗所採用的“競技場”變得更加“勇猛”(“中部和後方數目減少了”)。與未感染的小鼠相比,被感染的動物在競技場中部的出現頻率較低。被感染小鼠的運動活動在開闊地帶的外圍部分最為明顯,特別是在弓形蟲急性感染期間。

早前就有報道稱,弓形蟲的感染可能會改變多種宿主的自然防禦行為,從而增加貓(特定的寄生蟲宿主)對齧齒類動物的捕食幾率。參與防禦行為(有條件的或習得的恐懼)和無條件的焦慮的大腦主要結構是海馬和杏仁核,因此研究這些結構與弓形蟲的關係非常關鍵。


弓形蟲在小鼠身上引發的生理改變

研究者們確定了在急性和慢性弓形蟲病中上述兩個大腦區域中是否存在寄生蟲囊腫,並且通過測量大腦、脾臟和體重來進一步研究弓形蟲的侵襲過程。結果表明,弓形蟲感染急性期大腦和脾臟重量均增加。脾臟作為主要的次級淋巴器官,參與了對寄生蟲抗原的特異性免疫反應的發展。另外,腦質量的短暫增加可能歸因於急性感染期間大腦中產生的許多促炎細胞因子(如IL-1β和IL-6)驅動的炎性過程以及炎性細胞的積累。在慢性弓形蟲病中觀察到的腦重量的減少,可以與未感染的對照相媲美,這可能僅是由於腦部炎症反應的抑制所致。然而,也有研究者發現伴隨寄生蟲的入侵(至大約一年)腦重量的顯著下降,儘管未能證明有神經元損失或脫髓鞘的情況出現。


上圖:弓形蟲的剖面模型。這個模型做得太讓人“有食慾”。必須要貼出來。


弓形蟲導致行為改變的原因

幾篇文獻數據提示了弓形蟲感染導致行為變化的可能涉及的機制,如大腦神經遞質水平的紊亂,但是尚不清楚宿主行為操縱中涉及的確切機制。有文章體積多巴胺分泌及多巴胺受體。例如多巴胺受體D4主要主導冒險和尋奇傾向,而弓形蟲分泌或誘導分泌的生化物質有可能會強化多巴胺受體的效能,從而誘發或者強化冒險行為。

此外,由於弓形蟲入侵而引起的行為改變不僅限於齧齒動物,而且還涉及人類。有研究顯示弓形蟲在人類感染者當中,人類行為改變在幾種不同人格特徵上存在明顯差異,且無論是男性還是女性,


弓形蟲在世界各國感染率與世界盃的關係

當牛和羊在野外草地上吃草的時候,也會有機會攝入弓形蟲,然後這些寄生蟲會潛入其大腦或者身體其它部位。如果吃下未煮熟的牛羊肉,人類也會感染弓形蟲。由於貓(及其糞便)在城市的普遍存在,以及對於半生牛肉的喜愛,如今世界將近三分之一的人口患有慢性、隱性和看似無害的弓形蟲感染。當然,這是隻是平均水平:某些國家/地區的差異很大,從韓國的6%到加納的92%。

上圖:世界各國弓形蟲人口感染率。


有文章認為,弓形蟲感染可以潛移默化地影響人的行為,如果誇張點說,影響世界各地的文化。研究發現,全國弓形蟲的感染率與整體人格特徵(如神經質性格)相關,這可能是因為弓形蟲對我們的大腦功能產生了某些影響。

根據主流的理論,弓形蟲可以改變多巴胺的水平,多巴胺是一種與獎賞和動機相關的神經遞質。

就有好事的學者分析了世界盃與弓形蟲感染率的關係。(要知道三分之二的巴西人被弓形蟲感染)。

如果按照弓形蟲感染率對國際足聯排名前25的國家進行排名前幾位是這樣的(括號內是弓形蟲感染率):

  1. 巴西(67%)

  2. 阿根廷(52%)

  3. 法國(45%)


  4. 西班牙(44%)

  5. 德國(43%)

總的來說,這些球隊都是是世界盃的大熱門。

——弓形蟲真能造就足球巨星?(中國隊是不是找到了新藉口和出路?O(∩_∩)~)

我們要講科學,也不能這麼簡單輕信。例如儘管意大利的平均感染率只有33%,但還是贏得了2006年世界盃冠軍,畢竟上場的就是那10來個人,不能簡單以數字的相關性來說事(所謂採樣偏差和預測模型過於簡化問題)。再如受公共衛生問題困擾的某些非洲國家,如被弓形蟲嚴重感染的加納(92%)、加蓬(71%)和象牙海岸(60%)的球員從未得過世界盃冠軍。而像英格蘭(6%),美國(12%)和日本(6%)在足球方面也還算不錯。


所以這個坑您可不要跳,有下面一些冷靜的思考:

  • 首先,認為某國球員與其國人有相同的感染率可能是不科學的;

  • 另一方面,身邊有更多受感染的人(而非本人感染)也可能會在精神上促進該個體成長為一名球員。

  • 一些研究表明,那些被弓形蟲感染的人在某些測試中的反應時間比沒有感染者慢。這對足球運動員是福是禍也說不清;


  • 弓形蟲感染與世界盃勝利之間的相關性可能只是一個巧合,或者反映了成功的足球國家之間的其他一些共同特徵。例如吃生肉會有所幫助,而Toxo只是一種副作用?


既然涉及到人類,那麼人類可能會對弓形蟲這個主題更加感興趣。那麼弓形蟲是不是真的可能有什麼方面與足球賽場上的表現有關呢?有研究認為(非可靠來源,僅供參考),弓形蟲感染會增加男性大腦中的睪丸激素。例如弓形蟲感染與男性車禍發生率有關,並且似乎會使人更容易產生嫉妒、教條和蔑視權威的態度和行為。有證據表明,摩托車手似乎更容易患上弓形蟲(或者應該倒過來說,患上弓形蟲的人似乎更有成為摩托車手的可能)。一般而言,患有弓形蟲的男性更具攻擊性和冒險意識。

FIFA與世界上大多數體育組織一樣,禁止任何形式的睪丸激素補充劑。但是他們沒有禁止弓形蟲。O(∩_∩)O哈哈哈~

如果弓形蟲真的會增加睪丸激素水平,那麼它可能成為地區文化帶來的某種無意被啟用的興奮劑。


總之

有研究表明弓形蟲感染確實改變了小鼠的行為,原因可能與弓形蟲對腦部寄生造成的生理改變有關。但由小鼠聯想到人類感染的情況就更有趣了,有人甚至暗示寄生蟲改變了人類文化傾向,不過科學研究在這方面的成果並不多。

——弓形蟲主宰著世界?不是說“全”世界,就是指人類的世界,細思極恐……


小宇堂


針對弓形蟲的早期研究,發現其能夠對小鼠大腦和行為產生重大的影響,使之不那麼焦慮、且好奇心大增。在小鼠更易被貓捕獲的情況下,貓才會更多地感染上弓形蟲。

作為地球上最多產的寄生蟲之一,弓形蟲幾乎可以感染任何溫血動物。此外有科學家認為,它或許已經感染了超過 30 億人,只是基本上沒有顯露出危害。

【弓形蟲生命週期。圖自:CDC,via Cnet】


弓形蟲與瘧原蟲同屬一類“傑出”的單細胞生物,因其能夠改變齧齒動物和人類的行為方式而被熟知。長期以來,公眾和研究人員一直對它的作用方式感到好奇。

研究表明,被弓形蟲感染的齧齒動物會變得更加“無所畏懼”,甚至一些研究者將人類感染與衝動 / 精神分裂等心理健康狀況聯繫起來。

在大多數溫血哺乳動物體內,弓形蟲基本上是個惰性的存在、並稱保護性的囊腫以生存(包括在腦組織中)。囊腫會終身留在宿主體內沉睡,除非 TA 們的免疫系統變弱。

然而在貓的腸道中,事情就大不相同了。弓形蟲只有一個目標 —— 進入貓的體內、發育成熟、成功繁殖,並隨糞便將後代排出宿主體外,然後開始新一輪的循環。

為了加大對貓的感染能力,弓形蟲會先找齧齒動物下手,使之“更勇敢”地面對貓科動物、而不是被其氣味給嚇跑。

從這方面來說,弓形蟲似乎能夠減輕焦慮、增加其被吃掉的幾率,從而有機會潛入“更優質”的宿主體內。

對貓來說,毛茸茸齧齒動物更像是一個特洛伊木馬,其身上攜帶的一群寄生蟲,正伺機潛入它們的體內。

【包埋在腦組織中的弓形蟲囊腫。圖自:CDC】


然而圍繞弓形蟲“改變思想”的能力程度,仍存在著激烈的科學辯論。研究表明,這種生物確實會影響小鼠的行為,但它是否是進化激發的一種適應機制?它會直接操縱宿主的大腦,並一切如其所願嗎?

還是說感染會導致宿主的免疫反應變得紊亂、導致腦炎發作、從而導致行為的改變?週二發佈於《細胞報告》(Cell Reports)雜誌上的一項新研究,就試圖解答這些問題。

研究人員檢查了受弓形蟲感染而引起的小鼠行為變化,並對齧齒動物展開了一系列行為測試,以確定它們是否變得不懼怕捕食者的氣味和開放空間。

然後鑽入小鼠的大腦,將注意力集中在寄生性囊腫和炎症的遺傳標記上,以確定是否出現了有助於改變小鼠行為的明顯生理變化。

論文合著者、日內瓦大學神經遺傳學家、博士生 Madlaina Boillat 表示:“圍繞普遍焦慮是否有所降低的問題,仍存在著許多爭議”。

研究表明,感染後的小鼠沒有焦慮上的變化(增加或減少),這取決於更多的變量。比如採用哪套行為測定標準、以及感染的水平,很大程度上仍取決於實驗鼠和寄生蟲的品系。

在一項行為測試中,研究人員將小鼠置於 X 形的“迷宮”中,X 的兩端被大牆包圍、另兩端則門戶大開。

為安全起見,未感染小鼠多被黏附在帶有邊界壁的手臂上。但感染了弓形蟲的小鼠,會花費更多的時間來探索敞開的空間。

另一項測試則表明,受感染者亦更願意聞嗅狐狸和豚鼠的氣味。這一新發現尤為重要,因其證明了弓形蟲並不具有傳聞所示的那般“致命吸引力”。即選擇性地操縱宿主的行為、以減少對貓的恐懼。

齧齒動物不會專門去找貓科動物送死,取而代之的是,這種寄生蟲似乎可能與大腦中更廣泛的焦慮途徑有聯繫,從而引發好奇心的大增。

Boillat 稱:RNA 測序實驗表明,被感染小鼠的大腦發生了重大變化。高度感染者表現出免疫病理學跡象,如神經元死亡和興奮性毒性。

這些症狀的嚴重程度,與球形囊腫、以及在小鼠腦中發現的驗證程度有關。弓形蟲並不會出於自身利益的考慮,而去直接弄亂腦細胞(比如以某種方式來調動齧齒動物的腦灰質),

而是推動了炎症的產生。

此前也有表現出類似現象的研究:當囊腫和炎症加重的時候,受感染小鼠的活動水平也會出現相應的變化。

換言之,弓形蟲並沒有對宿主產生‘心靈控制’的能力,反而更像是免疫反應驅動了異常、甚至致命的行為。

若這項發現能夠在人體上找到對應的結果,即有可能產生深遠的影響。Boillat 指出:眾所周知,無論是弓形充、還是其它病原體引起的大腦炎症,都可能引發人類的精神疾病。

然而在解釋相應結果的時候,仍應保持非常的謹慎。研究小組觀察到:被感染大腦中的基因表達與行為之間有很強的相關性,但無法提供任何因果關係的解釋。

此外人類與小鼠對寄生蟲感染的反應不同,使之很難展開跨物種的直接比較。

下一步,研究小組將瞭解大腦炎症是如何驅動小鼠行為的改變的。

到底是因為腦細胞受到某種程度的過渡刺激、還是因為分子信號開始混亂?寄生蟲的存在,會改變大腦對刺激的反應方式嗎?

想要回答上述問題,需要進一步闡明弓形蟲所謂的‘精神控制’技術。對於‘鏟屎官’們來說,後續研究亦有助於減少其對於喵星人的恐懼。


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就像美國控制伊朗發射導彈那個人一樣。


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