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第八章 基因与行为

第八章 基因与行为. 一.基因与行为（ gene and behavior） 二.动机与本能( motivation and instinctive) 三.情绪( emotion). 一.基因与行为 （ gene and behavior). 行为（ Behavior）： 是环境因素不断地对发育过程中的神经回路施加影响，由成千上万个神经元整合活动的结果。按其决定因素可分为本能的和习得的行为两种。

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第八章 基因与行为

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Presentation Transcript

  1. 第八章 基因与行为 • 一.基因与行为（gene and behavior） • 二.动机与本能(motivation and instinctive) • 三.情绪(emotion)

  2. 一.基因与行为（gene and behavior) • 行为（Behavior）：是环境因素不断地对发育过程中的神经回路施加影响，由成千上万个神经元整合活动的结果。按其决定因素可分为本能的和习得的行为两种。 • 本能性的行为主要是先天遗传因素决定的。包括性行为（sexual behavior），情绪行为（emotional behavior）和动机行为（motivated behavior）。 • 习得性的行为是由后天的环境因素所决定的。习得性的行为是不遗传的。环境因素只有影响到生殖细胞的染色体结构时才会遗传。

  3. 关于基因与行为的研究 • 1.线虫发育中基因的表达与线虫的行为研究。 • 2.果蝇的基因突变与行为变化的研究。 • 3.小鼠基因剔除或转基因小鼠的行为变化研究。 • 4.人类遗传疾病患者的行为观察研究。

  4. 2.果蝇的基因突变与行为变化的研究。 • 1）Fruitless突变型雄性果蝇求爱行为缺失的研究： • A. Fruitless基因未突变的果蝇求爱行为正常，突变者求爱行为缺损。 • B.突变型果蝇支配腹部特有的肌肉的神经元发育不正常。 • C.突变型果蝇因支配腹部特有的肌肉的神经元不正常，肌肉退化。 • D.肌肉退化，无法进行求爱行为。

  5. 2.果蝇的基因突变与行为变化的研究。 • 2）基因突变型果蝇生物节律变化的研究： • A. period基因突变的果蝇，分为无节律的变化型。生物节律短周期型（19小时），生物节律长周期型（28小时）三种。 • B. period基因表达的产物是一种核蛋白，mRNA和蛋白的合成与积累是与昼夜节律相吻合。 • C. 合成的蛋白质增多对period基因的转录有负反馈调节作用。mRNA低到一定水平时又可启动period基因的转录。 • D. period基因的转录mRNA，mRNA翻译成蛋白质，蛋白质含量增多抑制转录，mRNA降低到一定水平又启动转录，从而调节动物个体的节律性活动，在动物界具有普遍性。

  6. 3.小鼠基因剔除或转基因小鼠的行为变化研究。3.小鼠基因剔除或转基因小鼠的行为变化研究。 • 1.英国爱丁堡大学心理学家Morris的水迷宫实验（将NMDA受体拮抗剂注入海马，在海马处记录不到LTP，同时小鼠记不住水迷宫中隐藏的平台位置）。 • 2.利用基因工程技术，将NMDA受体的一个亚基的基因剔除，这种被剔除基因的小鼠海马区引导不出LTP，同时小鼠记不住水迷宫中隐藏的平台位置；通过转基因技术，使小鼠的海马过量表达NMDA受体时，则海马处更容易诱导LTP，小鼠的记忆力变的更好，并且可以遗传。

  7. 4.人类遗传疾病患者的行为观察研究。 • 1）色盲：X染色体上编码红、绿色素蛋白的基因突变引起。 • 2）Huntingtong舞蹈症：是第四对染色体上的基因突变引起大分子蛋白的表达，使纹状体中胆碱能神经元和GABA能神经元选择性退变以致消失 • 3）精神分裂症：多基因遗传。

  8. 研究结果提示 • 1.基因转录形成mRNA，mRNA指导蛋白质的合成，蛋白质的结构和活性决定细胞的结构和功能，神经元的形态结构和功能决定着神经元回路的形成及活动，神经元回路的活动产生行为以及生物的活动特性。基因决定行为。 • 2.受遗传因素调控的基因活动决定本能性行为。 • 3.受环境因素调控的基因活动决定习得性行为。

  9. 二. 动机与本能(motivation and instinctive) • 1.动机的概念： • 动物个体的内在需要（生存需要）产生动机。 • 动机状态的调控与维持生存的内环境恒定的调节过程密切相关。 • 动机状态是以生存剥夺的程度来衡量。 • 动机状态有三个重要功能： • A.可以导向行为以达到一定目的； • B.有激活作用，可加强警觉状态、活动能力； • C.有组织功能，可以把单个的行为组织成一个连贯的、有目的的行为序列。

  10. 2. 体温调节 体温调定点学说

  11. 2.体温调节 • 大脑皮质 • 中枢感受器 下丘脑体温调整中枢 • 产热中枢 散热中枢 • 骨骼肌、肝脏、脑 血管扩张 • 产热 散热 • 习得性行为 • 调节外环境 体温恒定 外周感受器

  12. 3. 摄食行为的调控 • 1）当脂肪细胞储存较多时，转换成脂肪的量即减少，通过反馈机制使食物的摄入量减少，从而使体重维持在恒定的范围内。 • 2）下丘脑的 外侧区是 摄食中枢 ，腹内侧区为 饱食中枢；这两个中枢的活动受到神经和体液因素的多种调节。 • A. NPY增高或血糖浓度下降时可促进摄食。 • B. CCK增高或血糖浓度升高时可抑制摄食。

  13. 3. 摄食行为的调控 • 3）对不同营养成分的摄取受不同神经递质和神经肽的调控。 • 去甲肾上腺素促进碳水化合物的摄取。 • 甘丙肽促进脂肪的摄取。 • 阿片肽促进蛋白质的摄取。

  14. 4.饮水行为的调节 • 饮水主要受两个生理因素的调节，即组织的渗透压和血管的容积。 • 组织液渗透压升高（中枢感受器）、口腔黏膜的干燥，引起口渴的感觉，导致饮水行为（找水、饮水）。

  15. 5.昼夜节律与睡眠 睡眠和觉醒的昼夜周期性交替是人类生存的必要条件。 觉醒与脑干网状结构上行激动系统的活动有关。 睡眠具有正相睡眠(慢波睡眠=脑电波呈现同步化慢波时相)和异相睡眠(快波睡眠=脑电波呈现去同步化快波时相)两种时相状态。 睡眠两时相的转换为：由浅睡(慢波睡眠)→深睡(快波睡眠)→浅睡。每晚可重复4～5次的周期性过程。

  16. 睡眠的两种时相 正相睡眠(慢波睡眠) 异相睡眠(快波睡眠) 兴奋部位 脑干中缝核 脑干中缝核尾端-蓝斑中、后部 5-HT、NE、ACh 5-HT 相关递质 睡眠特点 ①EEG为高振幅快波； ②感觉、呼吸、Bp、心率、代谢率↓，肌紧张减退； ③不出现眼球快速运动； ④唤醒阈低，且主诉做梦者少。 ①EEG为低振幅快波； ②感觉和肌紧张 ，阵发性呼吸不规则和肢体抽动； ③出现眼球快速运动； ④唤醒阈高，且主诉做梦者多。

  17. 5.昼夜节律与睡眠 • 睡眠的意义： • A.睡眠的种系进化： • SWS见鱼类、两栖类，但不典型；部分爬行类、鸟类、哺乳类均有典型的SWS。 • REM首见于鸟类，仅占睡眠的1%。成年哺乳类占20%-30%。

  18. 5.昼夜节律与睡眠睡眠的意义： • B.睡眠的个体发育： • 哺乳类在发育早期，睡眠是一种主要的生存状态。 • 人类不同年龄需要的睡眠时间：新生儿16小时以上，青年8-10小时，成年期不变，老年期6小时左右。 • 睡眠时相：REM在新生儿占总睡眠时间的1/2，2岁时减少到30-35%，10岁时维持在25%。 • 睡眠周期：新生儿45分钟，成人90分钟。

  19. 5.昼夜节律与睡眠 • 睡眠的意义： • C.睡眠的剥夺研究： • 剥夺睡眠导致睡眠反弹，尤其是REM表现更为突出。 • 压缩睡眠时间时，SWS减少的时间相对较多；REM的时间减少的相对小。

  20. 5.昼夜节律与睡眠 睡眠的机制： 睡眠不是脑活动的简单抑制，而是一个主动过程。目前认为脑干尾端存在能引起睡眠和脑电波同步化的中枢，其上行通路（上行抑制系统）作用于大脑皮层，与脑干上行激动系统的作用相对抗，从而调节睡眠与觉醒的相互转化。

  21. 昼夜节律发生器 • 灵长类和人都有两个基本的昼夜节律调节器， • 一个调节慢波睡眠以及相关的生理变化； • 另一个则调控快波睡眠及相关的生理变化。 • 这些调控均受下丘脑的视上核的控制，该核团接受视网膜的光照信息，合成蛋白，利用蛋白合成震荡器调节网状结构上行激动系统，从而调节睡眠与觉醒。

  22. 三.情绪(emotion) • 1.情绪状态：愉快、恐惧、焦虑、嫉妒、害羞、喜欢、厌恶、爱、恨、气愤、烦恼、害怕、压抑、悲伤等都属于情绪状态。 • 2.关于情绪体验和表达的学说： • 1）James-Lange学说：感觉构成情绪。 • 2）Cannon-Bard学说：丘脑被适当激活后产生情绪。

  23. 三.情绪(emotion)

  24. 3.与情绪反应有关的脑内结构（papez回路）

  25. 4.恐惧与焦虑 • 1）动物实验： • A. Kluver-Bucy综合症（猴双侧颞叶切除或损毁）： • 精神盲（psychic blindness）: • 能看见物体，却不理解它们的含义。 • 口倾向(oral tendency)：用口辨别物体。 • 复变态（hypermetamophosis）： • 存在不可抗拒的检查物体的欲望。 • 性行为改变（altered sexual behavior）： • 对性的兴趣增大、同性性行为等。 • 情绪改变（emotional change）： 恐惧体验和表达显著 • 减弱（被蛇攻击后仍然去靠近蛇）

  26. 4.恐惧与焦虑 • 1）动物实验： • B.杏仁核切除： • 大鼠会主动接近安静的猫。 • 损毁野山猫的杏仁核的基底外侧核后，出现无恐惧行为反应。 电刺激猫的杏仁核出现警觉和注意力增加，刺激其外侧基底核引起猫的恐惧行为和猛烈的攻击行为。

  27. 4.恐惧与焦虑 • 2）病历追踪研究： • S.M.，女，30岁，双侧杏仁核损毁。 • 智力检查正常，能够辨别高兴、悲哀、厌恶的表情，但是对愤怒的表情失去辨别能力选择性的降低了对恐惧行为的识别。 • 电刺激人类的杏仁核引起焦虑和恐惧。

  28. 4.恐惧与焦虑（小结） • 杏仁核是产生恐惧的中枢。 • 杏仁核的基底外侧核介导恐惧反应（习得性和先天性）。

  29. 5.愤怒与攻击 • 1）攻击行为的分类： • 捕食性攻击（pedatory aggression）：动物为获取食物发起的攻击，一般不发出声音，直接瞄准猎物的头和颈。此过程不伴有交感神经的活动增强现象。 • 情感性攻击（affective aggression）：动物为争夺配偶或保护后代发起的攻击，攻击时一般都发出叫声，摆出一副威胁性或防御性的架势，伴有交感神经活动增强的现象；雄性激素的水平升高可诱发攻击行为增强。

  30. 5.愤怒与攻击 • 2)动物实验： • A.切除狗的双侧大脑皮质，出现假怒。 • B. 损毁 下丘脑的后部可反转狗的假怒行为效应。 • C. 刺激猫的下丘脑可出现恐惧和愤怒的行为反应。 • D. 刺激猫的下丘脑的内侧部引起情感攻击。 • E. 刺激猫的下丘脑的外侧部引起捕食攻击。

  31. 5.愤怒与攻击 • F.刺激猫的中脑水管周围灰质引起情感攻击；损毁猫的中脑水管周围灰质引起情感攻击减少。 • G.刺激猫的中脑被盖腹侧区引起捕食性攻击；损毁猫的中脑被盖腹侧区难以诱发捕食性攻击。

  32. 5.愤怒与攻击 • H.损毁猕猴双侧杏仁核，该猴失去攻击行为。 • I.损毁猕猴双侧杏仁核的基底外侧核，该猴失去情感攻击行为；电刺激该区导致情感性攻击行为。 • J.损毁猕猴双侧杏仁核的皮层内侧核，该猴失去捕食性攻击行为；电刺激该区导致捕食性攻击行为。 • K.隔离大鼠或小鼠实验表明，通过隔离后攻击变强的鼠，5-HT合成释放减少

  33. 5.愤怒与攻击 • K. 隔离大鼠或小鼠实验表明，通过隔离后攻击力变强的鼠，5-HT合成释放减少；攻击力不变的鼠，无此变化。 • 给大鼠阻断5-HT合成的药物（PCPA）后，大鼠的攻击力明显增强。 • 剔除5-HT1B受体的基因的小鼠行为正常，但是，在有外界压力的情况下，表现为攻击行为增强。 • 正常情况下，5-HT可能通过5-HT1B受体抑制杏仁核、中脑水管周围灰质以及中缝核群神经元的活动，从而抑制攻击行为。

  34. 5.愤怒与攻击（小结） 大脑皮质（抑制发怒），下丘脑发怒中枢。 杏仁核 （基底外侧核、 皮质内侧核） 下丘脑 （内侧部 、 外侧部） 中脑 （中脑水管周围灰质、 中脑被盖腹侧区） 情感性攻击 捕食性攻击

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