题目：CREB在拟黑多刺蚁学习记忆中的作用研究

摘要：蚂蚁是人们最熟悉和常见的昆虫之一。它们繁殖能力较强，种类多样化。作为社会型昆虫，还存在着复杂的行为活动。拟黑多刺蚁是一种群居生活而且分工明确的社会性昆虫，同时它也是具有极高药用价值的一类昆虫。其家族成员主要包括雌蚁、雄蚁以及工蚁。这种明显的多态现象与分工明确的社会性生活决定了它们具有复杂以及发达的神经系统。以蕈形体在不同昆虫脑内所占容积来说，蚂蚁脑占1/174，但是鳃角金龟属仅有1/3290，龙虱仅有1/4200。
CREB是一种43KD的亮氨酸拉链型转录因子，已经发现CREB在海兔、果蝇和小鼠的长时程记忆中起重要作用。本实验即以昆虫纲(ClassInsecta)、膜翅目(Hymenoptera)、细腰亚目(Apocrita)、蚁总科(Formicoidea)、蚁科(Formicidae)的拟黑多刺蚁（Polyrhachis Vicina Roger）为实验材料，以免疫组织化学技术为手段，首次研究了CREB在拟黑多刺蚁不同品级中的表达情况，并且通过行为学方法，对工蚁进行行为学训练，对拟黑多刺蚁的学习记忆能力进行了研究，并且比较了训练前后CREB表达量的差异性，以期比较经过训练的拟黑多刺蚁脑部CREB水平是否发生了变化以及拟黑多刺蚁长时记忆过程中CREB的水平是否发生变化。此外，对拟黑多刺蚁脑部连续切片的实验条件进行了摸索，并用HE染色法对拟黑多刺蚁脑部切片进行染色，研究其脑部结构、比较了不同品级脑部结构的差异。
实验结果显示，对于拟黑多刺蚁脑部连续切片的石蜡包埋，采用多聚甲醛固定液具有较好的效果，可以在相对较短的时间内浸入脑部，起到固定的作用。而酒精逐级脱水的时间则控制在2h，有较好的效果。对于石蜡包埋的透明部分，则采用二甲苯透明。制作脑部连续切片的实验方法，对于拟黑多刺蚁脑部结构探索以及进一步免疫组化反应是必不可少的。通过本实验，确定了一整套适宜的方法来实现脑部连续切片。同时，对拟黑多刺蚁脑部HE染色后进行观察，可以看到拟黑多刺蚁的前脑、中脑和后脑。前脑由前脑叶和视叶构成，前脑叶包括蕈形体和中央体。一对蕈形体以左右对称的形式位于脑的上方。视叶为复眼的视觉中心，与复眼相连，较大的视叶显示了它具有高度发达的视觉系统；中脑位于前脑下方，主要包括背叶和嗅叶（触角叶）。其中嗅叶为主要部分，嗅叶由视嗅神经交叉与同侧的蕈形体和中央体相联结。后脑在前脑和中脑的背面，左右各成一叶，发出围咽神经索与咽下神经节相连。这些表明在拟黑多刺蚁中，嗅觉和视觉的重要性。
通过CREB在拟黑多刺蚁不同品级的免疫组织化学反应的研究表明，在工蚁、雌蚁、雄蚁中均有阳性颗粒的表达，但在雄蚁中呈现较弱的阳性颗粒表达。这可能表明在拟黑多刺蚁不同品级中，雄蚁具有相对较差的学习记忆能力。或者在雄蚁中存在着与工蚁、雌蚁不同的其他机制来介导其学习记忆的能力。对免疫组化切片的观察发现，雌蚁中CREB阳性颗粒的表达主要分布于中脑。中脑是蚂蚁的嗅觉联络中心。这表明对于雌蚁而言，嗅觉的功能与视觉相比占有更特殊的地位。而其学习记忆的方式也以嗅觉为主，即依赖嗅觉的巩固加深来达到这样的目的。在雄蚁中，有较弱CREB阳性颗粒的表达，这可能与雄蚁在蚁巢中所处的特殊品级有关系。在工蚁的脑部，CREB的表达则分布在蕈形体、视叶和中脑三个部位。
最后，通过Y迷宫实验对拟黑多刺蚁工蚁的学习记忆能力进行了训练，并且对训练过后具有记忆能力的拟黑多刺蚁脑部CREB的表达进行研究发现，拟黑多刺工蚁具有明显的空间学习记忆能力。但是，训练前后CREB量的表达差异不大。这可能表明，在这一能力的体现中，CREB不是通过基础表达量的增加而促进学习记忆能力的加深，是通过对原有CREB水平的磷酸化而实现的。或者，在拟黑多刺工蚁中还存在着其他的信号调控机制来进行学习记忆。不过通过这些研究我们可以发现，拟黑多刺蚁的嗅觉部分可能与其学习记忆能力有着重要的关系。这也与其具有发达的嗅觉能力相关。
本文首次对拟黑多刺蚁脑部切片条件进行了摸索，研究了CREB在拟黑多刺蚁脑部的表达情况，并首次对拟黑多刺蚁进行学习记忆方面的训练，希望可以通过对CREB表达水平的差异性这一角度来揭示其学习记忆的一些机制。