生物学家在微观线虫中发现了驱动不同行为的信号

凯文·柯林斯博士小心翼翼地把一个有黄色黏液斑点的培养皿放在显微镜下。这种黏液被放大后，成百上千条被称为秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)的半透明蠕虫就会活过来，在上面来回滑动。

长到只有一毫米长，这些简单的生物只有302毫米长神经元它们体内的大约800亿个神经元中，只有很小的一部分人类的大脑。然而，作为迈阿密大学艺术与科学学院的生物学家，柯林斯研究神经回路，“即使是具有最简单神经回路的最简单的动物，也有如此多的事情发生。”

柯林斯和来自耶鲁大学的生物学家同事们最近在一项关于线虫的研究中发现了这些简单的动物行为它们可以告诉我们很多关于我们大脑的信息，因为尽管它们很简单，但它们与人类有许多共同点。

柯林斯说:“想要弄清楚人类大脑中的800亿个神经元是如何相互交流的，以及这种交流是如何导致我们行为的改变的，是非常复杂的。”“但线虫和人类的神经系统都是由称为神经回路的小功能单元组成的，神经元在这里相互交流以控制简单的结果，比如行为。”

他们的研究发表在eLIFE， Collins和他的合作者们将重点放在了线虫最简单的神经回路——产卵行为回路上，该回路受血清素的调节。血清素是一种化学神经递质，也存在于人类体内，负责管理情绪。

研究人员通过记录蛔虫回路中每个细胞的活动模式来观察它们在各个成熟阶段的行为。他们还控制了细胞的活动和细胞之间相互发送信号的能力，以了解这些细胞如何使蠕虫产卵。他们发现这个回路有“命令神经元”，可以释放血清素来增加蠕虫的运动。

“在蠕虫我们相信血清素在人类大脑中以类似的方式发挥作用，”柯林斯说。“当血清素神经元被激活时，蠕虫是活跃的，想要做特定的行为，比如运动或产卵。从本质上说，我们捕捉到了蠕虫的神经元是如何启动和关闭的。”

正如柯林斯所指出的，开启和关闭回路的信号是许多神经回路的一般特征。

“似乎血清素以不同的方式帮助对蠕虫有节奏的运动做出反应，与之相似。5 -羟色胺被认为能驱动人类大脑的觉醒，”柯林斯说。例如，当一个人受到激励或感觉积极时，这意味着神经回路正在以一种特定的方式进行沟通。当同一个人变得抑郁时，可能是这些神经回路的沟通方式不一样了。”

利用所谓的“钙报告者”，研究人员能够看到蛔虫内部的神经元激活，并记录下在产卵行为期间细胞活动的变化。研究人员还激动地发现，同样的产卵回路也会调节交配行为。

柯林斯说:“我们现在有一个有趣的问题:是什么告诉雌虫产卵或交配?”

他希望这项研究，“秀丽隐杆线虫产卵行为回路的活动是由竞争性激活和反馈抑制控制的，”将有助于对神经回路的机制有更多的了解。

---

---