新冠疫情期间社交隔离导致的孤独感达到了严重水平，研究表明，近70%的人经历了严重的痛苦。尽管孤独感常常被低估，但社交联系对人类非常重要。事实上，社交隔离会严重扰乱神经通路，改变大脑功能，影响压力反应、学习和记忆能力。这些干扰也会对身心健康产生深远的影响，增加患痴呆、中风、抑郁、焦虑、心血管疾病甚至过早死亡的风险。
新的研究表明，这些变化的潜在机制包括前额叶皮层和杏仁核之间的连接性降低，以及皮质醇周期失调。然而，隔离的影响因人而异，许多人表现出非凡的适应力。本研究旨在探讨社会隔离对中年Sprague-Dawley (SD)和Wistar (WIS)大鼠记忆、学习和行为变化的影响，并检测大脑微量元素水平，以探究这些因素与观察到的社会隔离行为反应之间的潜在相关性。
在本研究中，Zilkha等人使用动物运动轨迹跟踪系统(EthoVision XT)比较了 Sprague-Dawley (SD) 大鼠和 Wistar 大鼠在 Morris 水迷宫和强迫游泳测试中对社交隔离的行为反应。他们的研究结果揭示了遗传因素、大脑微量元素谱与压力适应力之间的相关性，并为理解适应力背后的神经生物学机制提供了重要见解。
将14月龄雄性大鼠分为四组：CONT-SD组、ISO-SD组、CONT-WIS组、ISO-WIS组（对照组分别命名 CONT-WIS和 CONT-SD，隔离组分别命名ISO-WIS和 ISO-SD）。不同品系大鼠特性不同：
SD大鼠：以认知敏捷性著称，但对压力高度敏感
Wistar大鼠：通常更焦虑，但可能更能适应隔离依赖性压力
SD大鼠和Wistar大鼠在行为、压力反应以及对神经和生理疾病的易感性方面表现出差异。这些基因差异对于帮助研究人员了解生物学差异如何影响个体应对压力的能力非常重要。
所有大鼠均饲养在受控且丰富的环境中。隔离组大鼠单独饲养，对照组大鼠则以3至4只为一组饲养。隔离期结束后，研究人员进行了包括Morris水迷宫和Porsolt强迫游泳测试在内的行为测试，使用EthoVision XT追踪大鼠轨迹和行为。并通过ICP-MS分析了皮质组织，以评估微量元素的变化。
Morris水迷宫
研究数据显示，所有大鼠均表现出完整的学习和记忆能力，无论是否处于隔离或应激状态。在ISO-WIS和ISO-SD之间，以及在 CONT-SD 和 ISO-SD 之间，游动距离和速度存在统计学差异（图1）。与隔离的Wistar大鼠和对照组（非隔离的 SD 大鼠）相比，隔离的SD大鼠游得更远，速度也更快。研究者认为，游泳速度和距离的增加可能反映了焦虑引起的多动症或与压力增加相关的混乱的搜索策略。虽然处于隔离状态，Wistar大鼠在Morris水迷宫中的表现没有差异。
Porsolt强迫游泳测试
在1、2、3、4和5分钟时，各组动物的静止时间存在显著差异。与对照组SD大鼠相比，隔离SD大鼠在5分钟内静止不动的时间也有显著差异（图2），明显更长，这是抑郁症的指标。Wistar大鼠在基线时表现出的静止不动时间明显多于SD大鼠，表明其先天性焦虑水平更高。然而，隔离对Wistar大鼠的行为几乎没有影响，表明其对与社交隔离相关的压力具有较强的适应力。这些结果凸显了EthoVision XT自动追踪技术能够检测不同品系大鼠在应对社交隔离和压力时的特定差异。通过避免人为偏差并捕捉行为的细微差异，EthoVision XT使研究人员能够观察到不同遗传背景下不同的行为表型。
本研究主要探究了微量元素水平、品系大鼠对社会隔离的反应以及随后对抑郁行为和记忆功能影响之间的潜在关联。研究结果揭示了两种接受社会隔离的大鼠品系之间以及脑中微量元素水平的差异。
在学习与记忆方面，两种品系大鼠均未因隔离而出现学习和记忆受损。
在行为应激反应方面，与未隔离的对照组SD大鼠和两组Wistar大鼠相比，隔离的SD大鼠执行导航任务的效率较低。社交隔离的Wistar大鼠未表现出显著变化。
在抑郁与焦虑方面，隔离后，SD大鼠在游泳任务中表现出更多的静止不动，这与抑郁症的表现一致。而Wistar大鼠与SD大鼠相比表现出更高的静止不动性，这是先天性焦虑的表现。
在脑中微量元素方面，隔离的SD大鼠皮质钴和铜含量升高，铯含量降低，这突显了应激反应增强可能存在的生化基础。在Wistar大鼠中，较低的锌水平与较高的基线焦虑水平相关。
这些发现表明，对社交隔离的适应力不仅取决于遗传和环境的相互作用，而且实际上具有可测量的生物学成分。
本研究结果表明，该研究强调了不同品系对隔离的特异性反应，深入探讨了微量元素的神经行为效应，并为理解社会隔离大鼠的行为后果提供了宝贵的信息。在隔离适应性强的Wistar品系和应激易感的SD品系中观察到的微量元素谱差异表明，遗传和环境因素可能相互作用，影响我们的生物化学和对压力的反应。
通过结合行为分析和神经化学分析，研究人员不仅可以客观地测量压力反应，还可以揭示改善心理健康的新策略。从识别相应微量元素生物标志物，到开发有针对性的饮食和治疗干预措施，这些结果为未来的研究提供了更多可能。
Yavuz, M. et al. (2024).Relationships between trace elements and cognitive and depressive behaviors in sprague dawley and wistar albino rats. Front. Pharmacol. 15, 1367469 .
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