抑制信號降低舞蹈蜜蜂腦部的多巴胺水平
多巴胺在哺乳動(dòng)物的欲望、沖動(dòng)、獎勵和成癮的神經(jīng)環(huán)路中起到重要的調節作用。與哺乳動(dòng)物一樣,蜜蜂大腦多巴胺水平也與欲望系統有關(guān)。
搖擺舞是蜜蜂特有行為模式,用來(lái)傳遞與食欲獎勵相關(guān)的信息。蜜蜂通過(guò)表演搖擺舞招募同伴到指示的蜜源位置,被招募的蜜蜂采集成功后又繼續通過(guò)表演舞蹈招募更多的同伴,因而蜜蜂的搖擺舞對蜂群覓食是一種正向激活信號。自然界中,正向激活信號和反向抑制信號往往是同時(shí)存在的 ,如當蜜源地出現危險時(shí),蜜蜂就會(huì )減少對蜜源的訪(fǎng)問(wèn),并在返巢后通過(guò)發(fā)出停止信號向同伴傳遞蜜源有危險的信息,正在舞蹈的蜜蜂接收到停止信號后舞蹈很快停止。已知多巴胺水平與蜜蜂舞蹈行為有著(zhù)明顯交互作用,蜜蜂的食欲誘導依賴(lài)于多巴胺信號,多巴胺信號的阻斷則會(huì )導致蜜蜂的覓食和舞蹈減少。停止信號能傳遞蜜源存在危險信息,從而阻止同伴的舞蹈和覓食活動(dòng),但停止信號行為與蜜蜂大腦的多巴胺水平是否相關(guān)還沒(méi)有研究。
中國科學(xué)院西雙版納熱帶植物園研究人員通過(guò)實(shí)驗發(fā)現,當蜜源地沒(méi)有胡蜂捕食者時(shí),西方蜜蜂(Apis mellifera)訪(fǎng)問(wèn)蜜源的頻率很高,回巢后通過(guò)舞蹈招募同伴采集。當蜜源地放置金環(huán)胡蜂后,西方蜜蜂訪(fǎng)問(wèn)蜜源的頻率減少,回巢后不再表演舞蹈,而是發(fā)出停止信號向同伴傳達蜜源有危險的信息,巢內的舞蹈蜂在接受到停止信號后會(huì )迅速停止跳舞。分析舞蹈蜜蜂、停止信號蜜蜂的腦部多巴胺含量,發(fā)現舞蹈蜜蜂大腦的多巴胺水平較高,發(fā)停止信號蜜蜂大腦的多巴胺水平較低。舞蹈蜜蜂一旦接收到停止信號,其大腦的多巴胺水平會(huì )迅速下降,即多巴胺水平與蜜蜂停止信號行為有著(zhù)明顯交互作用。即使舞蹈蜂沒(méi)有經(jīng)歷胡蜂捕食者的危險,但只要接受到停止信號,其大腦多巴胺的分泌就會(huì )受到抑制。因此,停止信號作為一種與負面體驗相關(guān)的交流信號,能抑制舞蹈和覓食行為,通過(guò)調控蜜蜂大腦的多巴胺水平來(lái)實(shí)現。
研究同時(shí)發(fā)現,人為增加蜜蜂大腦的多巴胺水平可以逆轉減弱蜜蜂對胡蜂的恐懼反應。將蜜源地的純糖水換成添加了多巴胺的糖溶液后,蜜蜂顯著(zhù)增加了在胡蜂捕食脅迫下的取食時(shí)間。它們返回蜂巢后產(chǎn)生的停止信號減少、搖擺舞明顯增加。可見(jiàn),捕食者誘發(fā)的恐懼效應可以通過(guò)增加蜜蜂多巴胺水平來(lái)抵消。
中國科學(xué)院西雙版納熱帶植物園譚墾研究員團隊與美國加州大學(xué)圣迭戈分校的James Nieh教授合作開(kāi)展此項研究,研究結果以"An inhibitory signal associated with danger reduces honey bee dopamine levels(一種與危險相關(guān)的抑制信號降低蜜蜂的多巴胺水平)" 為題發(fā)表在Current Biology上,董詩(shī)浩助理研究員和顧高營(yíng)博士為論文共同第一作者,譚墾研究員、James Nieh教授為共同通訊作者。該研究工作得到了中國科學(xué)院森林生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗室和國家自然科學(xué)基金委的資助。
一只停止信號蜜蜂(紅色)用頭撞擊舞蹈蜜蜂(紫色)
蜜蜂取食含多巴胺的糖水后降低了對胡蜂的恐懼