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亚磁空间对鸡胚发育及其学习记忆相关脑功能的影响

王学斌  
【摘要】:本研究旨在揭示近似地磁场消除的亚磁空间对胚胎发育和学习记忆相关脑功能的影响。以鸡的胚胎发育和日龄雏鸡的一次性苦味回避学习记忆行为为研究的主要内容,探索亚磁空间对动物个体发生和高级神经活动的影响。 在亚磁空间和正常地磁场中孵化鸡胚,对比其胚胎发育特性的变化,观察孵化率、死胚率、健雏率和残次率等指标;采用公认的学习记忆模型,对雏鸡的学习记忆能力进行分析,得到亚磁空间影响的行为学证据;利用阶段性亚磁暴露的方法,探测亚磁空间生物学作用的时效性;利用组织学方法观察亚磁空间对神经元形态的影响。 结果表明,亚磁空间中进行的孵化,孵化率、雏鸡体重指数、孵化期间蛋壳微气孔的水分散失和平均孵化期均与对照组无显著性差异。但是,残次率、难产率和孵化期平均数的时间差分别比对照组显著性平均增高11.9%、8.4%和4.4倍,而且实验组的主孵化期比对照组平均增长2.2 h。这些结果提示,亚磁空间对胚胎的发育特性有一定的负向影响,不仅造成相对较多的畸残个体,而且影响雏鸡出壳的整齐度,这意味着生物体对亚磁空间的反应具有较大的个体差异。进而提示,太空地磁场消除对人类也可能具有不可忽视的负面效应,因此,太空载人航行、太空移民计划设想都应考虑地磁场缺失这一重要因素。 利用世界公认的日龄雏鸡一次性苦味回避学习记忆模型,本研究发现,自然地磁场中孵化的日龄雏鸡一次性味觉回避学习行为(OTPAT)的记忆保持曲线与已公认的三阶段模式基本一致,具有明显的2个低谷,短时、中时和长时记忆时段对红色小珠的回避率(ARR)都保持较高水平。亚磁空间中孵化的日龄雏鸡记忆保持曲线也仍存在显著的时间效应,短时和中间记忆与对照组相似;但长时记忆出现明显的震荡现象,其记忆能力和稳定性都显著变差。这些结果表明,近似地磁场消除的亚磁空间对鸡胚脑功能的发育具有不可忽视的负面影响,这种影响可持续至出生之后。 在短期亚磁暴露的多数情况下,孵化率反而比对照组和全程暴露 WP=5 组都有所升高;难产率比全程亚磁暴露时明显降低,与对照组无差异;对残次率多数没有显著性影响,只有末期(14d后)暴露组比对照组显著升高,而与全程暴露组无差异。雏鸡一次性回避学习记忆的能力处于对照组和亚磁组之间。这些结果显示,亚磁空间的负向生物效应可能是亚磁环境长期作用的结果;短期亚磁暴露对生物体的影响不大,对某些生理活动甚至可能具有促进作用;胚胎发育的末期对亚磁空间可能更敏感。 亚磁空间和正常地磁场条件下孵化的日龄雏鸡,分别用MeA(氨基苯甲酸甲酯)进行一次性苦味回避学习记忆行为实验12 h后,选取记忆能力好、差和未训练的进行组织学对比实验,观察前脑相关记忆中枢神经元的形态结构变化。结果发现,受到MeA刺激的雏鸡,不论是否形成了良好的记忆,左右两侧记忆有关区域(IMHV和LPO)神经元的棘突密度都显著低于对照组;有的区域(R-IMHV、R-和L-LPO)内神经元树突的长度也显著短于对照组。这表明,亚磁空间中孵化的雏鸡,记忆中枢内神经元树突长度、棘突密度的生长大都受到一定程度的抑制。由于记忆中枢神经元生长受抑,不能形成有效的广泛、密集的功能性神经网络,其记忆和反应能力显著下降。 综上所述,本研究证明,亚磁空间对生命过程和生命活动具有不可忽视的重要影响,这些影响可涉及胚胎发育、神经系统结构和功能的改变;亚磁空间的效应是长期效应;短期的影响可能是局部的和易恢复的,有的甚至可能是有益的;但长期作用有可能导致严重的负面作用。 亚磁空间生物效应的研究是空间生物学的重要研究内容之一,前苏联的有关研究保密了将近20年才问世,至今国际上这方面的报道很少。本论文所涉及的亚磁空间对与学习记忆相关脑功能影响的研究是一项刚刚起步的创新工作,现有研究仅仅观察到一些可喜的苗头,其机理的揭示尚待进一步的深入研究。这些研究将为地磁场和太空地磁场消失对生命活动的重要作用提供依据。


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