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基因与环境的对话
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人们对具有反社会人格的人进行的研究,为我们提供了人格是由基因与环境共同作用的有力证据。看过《黑道家族》(The Sopranos)的人都知道,反社会行为具有家族性,研究结果表明,有10%的家庭犯下了社会中的大多数罪行。因此,人们对孪生子的研究发现,其反社会特质具有40%~50%的遗传性。此外,被反社会家庭领养的孩子出现反社会人格模式的可能性会增加,尽管他们在基因上没有关系。
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关于家庭环境重要性的进一步证据,来自对一群新西兰达尼丁市孩子进行的研究。研究者招募了1037个从1972年4月到1973年3月出生在这个城市的孩子,在他们26岁之前对其进行多次评估,并保存了用于后续分析的数据。这些数据提供了有关整个社区中儿童发展的详细信息,并且没有对可能出现的概念先入为主。
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研究中一个值得关注的发现是很多孩子都受到了虐待:有8%的孩子受到了严重的虐待;有28%的孩子很可能受到了虐待;仅有64%的孩子没有受到虐待。不过,我们不该认为这意味着新西兰人特别凶恶。对8667名美国成年人严格控制下进行的访谈表明,有22%的人称童年时受到过性虐待,有21%的人称受到过身体虐待,有14%的人称曾看到自己的母亲被打,很多人称遭遇过所有情况。大部分人还描述了自己反复遭受的情感虐待。
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研究者发现达尼丁市有大量的儿童受虐情况后,他们猜想,这是否会与反社会人格模式的发展有关。为了解答这个问题,他们把研究重点放在男孩上,因为男孩比女孩更有可能出现反社会人格模式。他们发现,男孩的受虐待程度确实与其反社会行为程度相关,但也存在着很大的个体差异。有些受到严重虐待的男孩出现了反社会人格模式,而有些却没有。这是为什么?
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一种可能性是成为反社会人格模式的男孩具有相应的遗传倾向。例如,他们可能天生就目中无人或具有攻击性,这会使其招致更多的虐待。儿童天生倾向于父母反应对自己的相互作用,这是同一个家庭长大的孩子为什么会非常不同的一个原因,这些研究成果也同样在达尼丁市的研究中发挥了一些作用。但在这个例子中,研究者决定进行更具体的研究,寻找影响反社会人格的单个基因变异。
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一开始,他们检测了一个似乎合理的怀疑对象:MAOA基因(MAOA gene)。这种基因会制造单胺氧化酶A(oxdase-A)——一种能降解血清素、去甲肾上腺素(norepinephrine)和多巴胺的酶,这三种神经递质都控制着涉及情绪与行为的大脑回路。MAOA基因的两个特点使其看起来与情绪和行为相关:大脑中单胺氧化酶A水平会影响许多反社会行为;MAOA基因启动子(MAOA gene’s promoter)的变异控制着大脑中产生不同数量的单胺氧化酶A。此外,MAOA基因碰巧位于X染色体上,这简化了研究者对男孩的研究,因为他们只有一条X染色体(女孩有两条)。在达尼丁市的研究中,有63%的男孩具有高度的MAOA基因变异,这会造成其大脑中产生大量单胺氧化酶A;有37%的男孩具有低度的MAOA基因变异,这会使其大脑中的单胺氧化酶A数量减少。
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高度或低度的MAOA基因变异是否与反社会行为相关?研究发现,单独的基因变异与反社会行为没有相关性。没有受过虐待的男孩无论具有怎样的基因变异,几乎都没有反社会行为。但在受虐待的孩子中,基因变异存在着显著的效应,具有低度MAOA基因变异的受虐孩子更有可能有反社会行为。
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研究者后续对一些反社会男性的研究支持了这些发现,并且对经历过童年性虐待的美洲印第安女性的研究也支持了这些发现。在这项研究中,虐待同样与反社会行为模式相关,具有双倍低度MAOA基因(每条X染色体上各一个)的受虐待女性出现反社会行为的比例最高。相比较而言,具有高度MAOA基因的受虐女性出现反社会行为的比例最低。此外,像男性一样,如果没有受过虐待,MAOA基因就不会对反社会行为产生影响。
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这并不意味着天生具有低度MAOA基因变异是一个坏消息。单胺氧化酶A或多或少会对大脑功能产生影响,造成有利或不利的结果,而其结果取决于个体的环境、其他基因变异以及对人格的领悟。研究者对童年受虐待和MAOA基因的研究具有更普遍的意义,它解释了以下原则,即遗传差异能够影响童年环境对人格的作用。
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对基因表达的持久影响
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环境也会以另一种方式发挥作用:环境会对影响行为的基因表达产生持久的效应。迈克尔·米尼(Michael Meaney)的实验室研究提供了一个很好的例子,他们研究了母鼠的照料方式对小鼠人格的影响。首先,他们比较了两类母鼠对其后代的行为:一类是多舔型,母鼠起劲地舔它们的幼崽,给它们进行梳理;另一类是少舔型,母鼠对舔幼崽不太积极。几个月后,研究者对这些老鼠后代进行测试,与少舔型母鼠养育的后代相比,多舔型母鼠养育的后代不太胆怯,对压力的反应不会过于强烈。另外,它们的情绪稳定性不仅体现在行为测试(如开放场地)中的活动,还体现在其血液中糖皮质激素(glucocorticoids)水平的变化,这是一种由肾上腺(adrenal gland)释放的应激激素。
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被舔得多的幼鼠产生的稳定情绪是否是由母鼠的养育行为所造成(后天)的?抑或多舔型母鼠是否能够通过DNA将遗传差异传递给幼鼠(先天)?为了找出答案,研究者将出生后不久的多舔型母鼠所生幼鼠与少舔型母鼠所生幼鼠立即进行交换,采用的是高尔顿提出的区分先天和后天的收养方法。交叉抚养的结果显示,小鼠的情绪和行为之所以产生差异,关键在于母鼠的行为,即后天造成,而产生差异的原因并不在于母鼠的基因。在养育能够抗拒压力的幼鼠方面,多舔型养母鼠像多舔型生母鼠一样有效,反之亦然。
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观察了这些行为结果之后,米尼和他的同事开始寻找两类幼鼠大脑中存在的差异。他们发现,多舔型的动物大脑中具有更活跃的制造糖皮质激素受体的基因,糖皮质激素受体是一种能够对糖皮质激素作出反应的蛋白质。他们能够在控制情绪的大脑回路神经元中观察到这种改变。研究者可以在培育一周的幼鼠大脑中观察到这种改变,并且这种改变会持续其一生。
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为了研究这种改变是如何发生的,研究者寻找糖皮质激素受体(glucocorticoid receptor,GR)中发生的改变,这种糖皮质激素受体调节着基因的活动。我们知道,被称为后生改变(epigenetic change)的天然生物化学反应能够改变启动子(promoter),而启动子会增加或消除DNA某个精确位置上的甲基(methyl),这样的后生改变有可能改变启动子的效果,从而改变基因的活动。研究者发现,多舔型动物的糖皮质激素受体的甲基化程度较低,并在其大脑DNA中发现了这种改变。这种改变是养育方式造成的,大脑由此会产生更多的糖皮质激素受体。
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此外,行为引发的糖皮质激素受体的甲基化改变会一直保持到多舔型动物长大,以及糖皮质激素受体的活动也是如此。这些动物的DNA发生的持久后生改变和由此导致的糖皮质激素受体增加,改变了控制应激反应的大脑回路环境。这个结果对其人格具有持久的影响。
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研究者对多舔型动物的研究吸引了大量关注,因为其对相关领域都具有意义。遗传学家喜欢这项研究,因为其证明了环境引发基因发生化学改变的重要性。心理学家喜欢这项研究,因为其证明了行为对基因造成的巨大影响类似于基因对行为造成的巨大影响。神经学家喜欢这项研究,因为其增加了他们对生活经历能够引发大脑回路持久改变的认识。人的生活经历,尤其是早期的生活经历会造成其DNA发生后生改变,这种改变对人格具有持久的影响。这一发现的实用意义让所有人感到震撼。
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这类环境引发的后生改变会随着我们的成长不断积累。我们通过对同卵孪生子进行的研究认识到这一点。这些孪生子源于同一个受精卵(fertilized eggs),其一开始具有相同的DNA。但是随着同卵孪生子的成长,他们的DNA甲基化形式开始逐渐出现不同。这些DNA出现的后生差异被认为一部分源于孪生子成长环境中出现的多种差异。尽管我们还不知道这些后生差异在功能上的重要性,但可以合理地认为其造成了同卵孪生子之间可以被观察到的差异,其中也包括人格的差异。
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青春期的重塑
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尽管大脑的许多发展都发生在胎儿期和童年期,但其在青春期也会发生大量的重塑。大脑的一些结构重塑开始于下丘脑(hypothalamus)中数千个专门的神经元,并且其会触发青春期发生的激素变化。这些神经元会制造出一种微小的蛋白质——促性腺激素释放激素(gonadotropin-releasing hormone,GnRH),其向脑下垂体(pituitary grand)发出信号,激活女孩的卵巢和男孩的睾丸,促进其释放出雌激素和睾酮。这些激素的突然增加会改变、放大并激活胎儿最初构建起来的控制性行为的大脑回路。
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性激素还能发挥很多作用。通过激活具有雌激素或睾酮受体的神经元,性激素会改变大脑许多其他回路的活动和环境,这会引发了人在青春期出现典型的行为改变,比如增加其性兴趣、冒险性、冲动性和社会意识。
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但性激素只是造成青春期大脑重塑和行为改变的因素之一。在大脑基因的表达中,许多其他具有性别特异性的改变并不取决于这些激素。激素引发的过程和与激素无关的过程会造成大脑回路发生持久的改变,其中一些改变能让我们将男性大脑与女性大脑区分开。
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正如大脑发展的其他时期一样,青春期为基因变异提供机会。例如,一些影响认知能力的基因变异可能到人十五六岁时才会发挥其全部作用。我们对此的部分了解来自对被收养孩子智商的研究。这些研究显示,被收养孩子的智商到青春期时逐渐接近于他们亲生父母的智商,影响认知能力的基因变异产生的作用变得更加明显。在对11000对同卵或异卵孪生子进行的研究中,证实了这种影响认知能力的基因变异的增加效应。研究者发现,认知能力的可遗传性一般会从7岁时的41%上升到12岁时的55%和17岁时的66%。
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青春期的大脑重塑显然不只源自这段时期的行为改变。人们通过在大脑不同发展阶段对其结构进行的核磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)也直接观察到了大脑重塑。人们研究最多的解剖结构出现的改变发生在大脑前部,尤其会在前额叶皮质(prefrontal cortex)发生,它位于前额叶(forehead)的后面。随着青春期的发展,前额叶的大脑结构以及与之相连的脑区将发生改变,比如调节情绪表达的杏仁核。
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人们无法通过静态的大脑组织观察到大脑网络在青春期及成年早期发生的连接与组织的改变。人们在这类研究中还使用了功能性核磁共振成像(Functional magnetic resonance imaging,fMRI),可以用其测量大脑回路在完成心智任务时的活动。人们对这些心智活动的研究揭示了从青春期到成年期的过程中,大脑功能性连接发生的巨大改变。
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