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終端腦神經(jīng)有新功能可控制脊椎動物規(guī)避二氧化碳

2018-02-07 11:23

日本理化學(xué)研究所的一個研究小組利用斑馬魚進(jìn)行試驗，發(fā)現(xiàn)終端腦神經(jīng)可控制脊椎動物對二氧化碳的規(guī)避行為。此前，科研人員對其生理功能不甚了解。

當(dāng)動物感受到其生命受到威脅時，往往會采取規(guī)避行為。小型熱帶魚斑馬魚的幼魚具有通體透明、小型大腦、明確且典型的行動等特點，非常適用于研究動物規(guī)避行為的神經(jīng)回路。以前的實驗已發(fā)現(xiàn)，斑馬魚的觸覺、聽覺、視覺受到威脅刺激后會出現(xiàn)逃避行為，但對其受化學(xué)物質(zhì)刺激采取的逃避行為尚不知曉。

化學(xué)感覺是多數(shù)動物尋找食物、認(rèn)知配偶以及規(guī)避危險等維持個體生存和保存種族所必須的。它們將化學(xué)物質(zhì)中的二氧化碳濃度上升作為危險信號，并作出相應(yīng)的規(guī)避行為。有報告稱，對線蟲、蠅、鼠等各種動物模型的研究發(fā)現(xiàn)，這些動物擁有二氧化碳感知器及二氧化碳信息傳達(dá)神經(jīng)回路，但至今為止還不了解魚類如何對二氧化碳進(jìn)行響應(yīng)。

研究小組此次用二氧化碳刺激斑馬魚幼魚，引起了斑馬魚明確的規(guī)避反應(yīng)。通過鈣成像法分析發(fā)現(xiàn)，除嗅覺系統(tǒng)、三叉神經(jīng)系統(tǒng)、韁核—腳間核神經(jīng)系統(tǒng)之外，終端腦神經(jīng)（終神經(jīng)）也出現(xiàn)了強活性反應(yīng)。當(dāng)去除終神經(jīng)和三叉神經(jīng)之后，斑馬魚對二氧化碳刺激的應(yīng)答反應(yīng)消失。這意味著從終神經(jīng)至三叉神經(jīng)的神經(jīng)回路參與了動物的規(guī)避行為。

研究小組今后將對終神經(jīng)如何處理二氧化碳刺激信息的機理進(jìn)行分析，以期闡釋包括人類在內(nèi)的脊椎動物借助終神經(jīng)實行規(guī)避行為的神經(jīng)基礎(chǔ)。

研究成果將于近期刊登在美國《細(xì)胞報告》雜志上。