魚的腦部研究揭示動物如何做出行為決策
在伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的一項新研究中，科學家們探索了三刺魚（three-spined stickleback fish ，Gasterosteus aculeatus)大腦可能提供有關決策過程分子基礎的見解。研究者 Tina Barbasch 和 Alison Bell 利用這種魚來探討動物面對競爭需求時如何做出決策，以及這些決策過程如何隨著時間演變。
三刺魚是研究決策過程的強有力模型，因為牠們有複雜的生活史和繁殖行為。在繁殖季節，雄性鱸魚建立領地、築巢以吸引雌性，同時必須防禦其他雄性的入侵並進行求偶行為。
該研究靈感來自於一個實驗，其中研究者觀察了三刺魚雄魚在育嬰或防禦領地時的大腦基因表達。他們發現，在這兩種情況下涉及的基因是相同的，但表達方向相反。這一發現意味著大腦可能在使用相同的分子機制，但以相反的方式，這對於決策制定的演化可能具有重大影響。
研究人員將雄性三棘鱸魚暴露於三種刺激中的一種：雌性鱸魚（求偶刺激）、另一隻雄性鱸魚（領地入侵者刺激）或同時面對雄性和雌性鱸魚（取捨刺激）。研究人員發現，在面臨取捨時，雄性通常會優先進行領地防禦而非求偶。此外，這些雄魚在反應上的差異表明，牠們可能採用了不同的策略來應對取捨。
研究結果發現，在不同的實驗處理條件下，與對照組相比，某些基因在雄性三棘鱸魚大腦中的表達水平出現了顯著差異。
雄魚處理矛盾需求時觸發取捨基因 優先進行防禦而非求偶
特別引人注目的是只出現在取捨處理中的基因，這表明雄性在面對相互矛盾的需求時有獨特的分子反應。這些「取捨基因」可能與大腦中的多巴胺反應途徑（調節獎勵和動機）或神經生成（對認知重要）有關。
最終，這些發現強調了探索動物行為的分子基礎的重要性。Barbasch 的研究為許多令人興奮的後續研究奠定了基礎，他已經開始探索三棘鱸魚對其他取捨情境的行為和分子反應，包括涉及捕食風險、覓食和親代照顧等。他還計劃使用單細胞RNA定序和加權基因，來量化基因表達，這有助於透過識別表達模式相關的基因網絡來抓取基因功能。
這些研究不僅為我們理解動物如何在多樣化的生態中做出決策提供了新視角，也為未來對其他動物行為決策機制的研究奠定了基礎。這提示我們，即使是日常生活中看似簡單的動物行為，也可能隱藏著複雜的分子機制。這項研究刊登在最新一期的《生物學報》。
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首圖來源：Bell lab ccBY4.0
內圖來源：Bell lab ccBY4.0
參考論文：
1.A distinct neurogenomic response to a trade-off between social challenge and opportunity in male sticklebacks (Gasterosteus aculeatus)Biology Letters
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