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dnf鬼泣:Nature:我們何以能知冷知熱?

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     當我們觸及爐子上的熱鍋時我們會自然地把手抽回,但對于我們的大腦是如何處理溫度信息的卻知之甚少。美國西北大學的科學家們現在揭示出了果蠅的大腦表述溫度的機制,逐個逐個神經元繪制出了它的圖像,這對于了解更為復雜的人腦以及它對感官刺激做出響應的機制具有重要的意義。

 

     這項研究的領導者、西北大學Weinberg文理學院神經生物學助理教授Marco Gallio說:“大腦是一臺精美的機器,了解它的運作機制是生物學的新前沿領域之一。果蠅是研究大腦控制行為機制的一個極好的模型,它可以幫助我們了解感覺回路在人體中是如何運作的?!?/span>

 

     在果蠅研究中,Gallio和他的研究小組揭示出了果蠅大腦中對于溫度整體協調的神經反應。在果蠅大腦對熱環境或冷環境做出反應時進行大腦成像,研究人員發現有多個神經通路攜帶著來自觸角、不同類型的關于溫度的信息,并且一些信號通路集中在大腦的三個關鍵區域。

 

     大多數的神經元對熱或是冷做出反應,但一些神經元則犧牲精確度換取了速度。這些神經元長于提醒動物突然的溫度變化,但它們會很快停止反應,將報告冷熱的工作留給不同的神經元。

 


 

     在一個驚人的研究發現中,研究人員還認識了對冷和熱都產生反應的第三種神經元。研究人員說,由于冷熱溫度對于小果蠅來說都非常的危險,這種細胞類型可能傳送了一種與溫度改變相關的一般危險信號。

 

     Gallio說:“相比果蠅,人類對于溫度變化的反應更具彈性。但我們在果蠅大腦中發現的一些法則在兩者中有可能是一樣的。無論是人類或是果蠅,感覺系統都必須解決相同的一些問題,因此它們往往以相同的方式來處理它?!?/span>

 

     這項研究工作提供了在所有動物中處理溫度信息的大腦回路的第一張綜合圖譜。研究論文發表在2月4日的《自然》(Nature)雜志上。

 

     Gallio說:“我們決定將焦點放在作為最基本感官之一的溫度上。像在果蠅觸角中一樣,我們皮膚中的感覺神經元對冷溫度或是熱溫度做出反應。只需追蹤活化的細胞類型大腦就可以知道手的感覺——這就是我們所說的‘專用線路’系統?!?/span>

 

     在他們的研究中,Gallio和同事們發現果蠅大腦能夠提取出來自冷和熱神經元活動的一系列信息。他們的結果還顯示了果蠅是如何利用這一信息來指導吸引或厭惡行為的。研究人員發現了三種類型的神經元:

 

     ?可以極快速發送啟動或終止加熱/降溫信號的神經元(快適應,“窄調”);

 

     ?反應較慢、但能更精確報告絕對溫度的神經元(慢適應、“窄調”);

 

     ?對冷熱均產生反應的神經元,對于果蠅避開冷熱環境至關重要(“寬調”);

 

     Gallio說,果蠅是一種研究感覺刺激處理過程的極好的模式系統。果蠅有著非常復雜的行為,而它們的神經系統在遺傳上及解剖上都比我們的要簡單得多。

 

     Gallio說:“對于我們的大腦中神經元相互通訊使得我們產生行為和情感的機制我們知之甚少,因此我們在果蠅一類的模式系統中研究先天反應來了解基本的大腦功能。然后我們可以應用這些求知的工具來了解我們的大腦以及它控制行為的機制?!?/span>

 

 

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