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动物被自己天敌属性克制的程度有多么恐怖?

知乎精选 2020-10-09 17:53:23

写在基因里的恐惧是最难克服的。


动物对于天敌存在着恐惧的情绪。

“恐惧”一词指的是一种人类情感,其特征是有意识地感到害怕,因此不清楚其他物种是否也会产生类似的情感。在神经科学领域,恐惧也被用来指跨物种的危险引起的防御反应,有时也指调节这些反应的神经系统。

我们倾向于一个更笼统的定义,即恐惧是一种中枢状态,当主体感知到危险时,它就会被诱导出来,并对这种危险做出身体和行为上的反应。这些反应包括对个体生存所必需的防御机制,几乎可以在所有动物物种中观察到。恐惧反应是由各种各样的刺激引起的,包括食肉动物、同类的攻击性成员、疼痛和环境的危险特征,如高度。这是一种基本的情绪,它能激发特有的防御行为和生理反应,从而在危险的情况下提高生存能力。其中有一类型刺激诱导的防御行为,并不依赖于与威胁相关的直接伤害的经验,也不依赖于为威胁分配危险值的学习过程。这种类型的恐惧被称为天生的恐惧(innate fear)。

动物对于天敌的恐惧属于先天的恐惧

先天行为在动物世界中普遍存在,有利于动物的生存。这一种天生的行为有三个重要的特征:(1) 它是本能的,不需要学习,即使是单独饲养的动物,在第一次接触刺激时也能表现出这种行为;(2) 刻板,同一物种的所有个体每次都会做同样的事情; (3) 它是遗传性的,通过基因代代相传。

如对雏鸟进行对飞行物反应的实验中,雏鸟并没有见过天敌。科学家采用了下图所示物品,当物体朝一个方向移动时,它看起来像一只短颈长尾鹰;当运动方向相反时,该物体看起来像鹅,有长脖子和短尾巴。当看到头顶上的物体时,小鸡会根据物体移动的方向产生不同的反应,当物体像鹰时,小鸡会逃跑或是静止不动(freeze),而当物体像鹅时,小鸡则不会逃跑。这是视觉接受信号引起的天生恐惧行为。

动物被自己天敌属性克制的程度有多么恐怖?
雏鸟对鹰的先天逃跑反应

小鼠现在广泛的应用于生物实验,在实验室环境下出生的小鼠没有接触过任何天敌。食肉动物的皮毛、皮肤、尿液、粪便和排泄腺分泌的食肉动物气味,仍可以广泛地唤起实验鼠天生的恐惧 / 防御行为。其中研究最多的就是狐狸尿液中的物质 2,4,5- 三甲基 -3- 噻唑啉(2,4,5-trimethyl-3-thiazoline ,TMT)可以唤起小鼠的本能冻结行为。在 innate fear 实验中可以看到,没有给刺激的(no odor)表现出冻结行为的小鼠显著少于给了 2MT 的实验组小鼠。这是由气味引起的天生恐惧行为。

动物被自己天敌属性克制的程度有多么恐怖?
2MT 诱发先天恐惧实验示意图

我们可以简单地看一下在 innate fear 中起相关作用的脑区。脑区很复杂,我们就简单了解一下。处理先天恐惧的三个主要功能单元:检测单元(上平面)、整合单元(中平面)和输出单元(下平面)。有关威胁的信息是通过不同的感官方式收集的。

听觉输入(如超声波)是由听觉皮层(AuC)处理的,而听觉皮层(AuC)又投射到下丘(IC),后者将传入神经传递到中脑导水管周围灰质(PAGd)。
上视丘(SC)接收来自视网膜神经节细胞(RGN)和初级视觉皮层(V1)的信息,并通过以杏仁核和脑干为目标来调节恐惧反应。
嗅觉在捕食者(橙色)和同种(黄色)信号的检测中起着至关重要的作用。主要的嗅觉系统(MOS)通过对皮质杏仁核(CoA)的投射来调节对捕食者气味的防御反应,但是这种结构调节行为反应的输出仍然不清楚。副嗅觉系统(AOS)向内侧杏仁核(MEAdd)的后背部分发出同种信号,向其后腹侧(MEApv)发出捕食者信号。
这两个内侧杏仁核投射到下丘脑的同种和捕食者整合回路。捕食者恐惧回路还通过基底外侧杏仁核(BLA)- 基底杏仁核(BMA)回路接收关于威胁的多模态感知信息。
下丘脑整合单元处理同种恐惧包括四个高度互联的核:内侧视前核(MPN)、腹内侧下丘脑核(VMHvl)、腹侧乳头前核(PMV)和背侧乳头前核(PMDdm)。同种恐惧回路通过它对 PAGd 的投射来调节防御反应。
捕食者恐惧回路由前下丘脑核(AH)、VMHdm 和 PMD 组成,通过对 PAGd 的投射来调节防御反应。重要的是,同种和捕食者的下丘脑回路都从旁臂核(PB)接收伤害性信息。对痛苦刺激的防御(蓝线),如电击,是通过杏仁核(CEA)激活腹外侧导水管周围灰质(vlPAG)介导的。CEA 从旁臂核(PB)接收有害信息。基底外侧杏仁核复合体(BLA)通过对 CEA 的投射,在足电击引起的恐惧中起主要作用。BLA 通过丘脑中线核(MTN)整合来自 PAG 的伤害性信息。
动物被自己天敌属性克制的程度有多么恐怖?
对不同威胁产生天生恐惧的神经回路的示意图

视觉和嗅觉是最常见的会诱发先天恐惧的诱因,也是动物最容易从天敌中提取到的有用信息,当然还有声音、痛感的刺激。这些先天恐惧的存在一定程度上保证了动物的生存能力,但同时我们也可以看出恐惧诱导的行为中没有进攻相关的行为,所以动物见到天敌从本能上就失去反抗的能力,只能通过逃窜和躲避来确保自己的存活。


参考文献:

Rosen, Jeffrey B et al. “The smell of fear: innate threat of 2,5-dihydro-2,4,5-trimethylthiazoline, a single molecule component of a predator odor.” Frontiers in neuroscience vol. 9 292. 25 Aug. 2015, doi:10.3389/fnins.2015.00292

Wang, Yibing et al. “Large-scale forward genetics screening identifies Trpa1 as a chemosensor for predator odor-evoked innate fear behaviors.” Nature communications vol. 9,1 2041. 23 May. 2018, doi:10.1038/s41467-018-04324-3

Silva, Bianca A et al. “The neural circuits of innate fear: detection, integration, action, and memorization.” Learning & memory (Cold Spring Harbor, N.Y.) vol. 23,10 544-55. 15 Sep. 2016, doi:10.1101/lm.042812.116

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