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終端腦神經有新功能可控制脊椎動物規(guī)避二氧化碳

2018-02-07 11:23

日本理化學研究所的一個研究小組利用斑馬魚進行試驗，發(fā)現(xiàn)終端腦神經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，但對其受化學物質刺激采取的逃避行為尚不知曉。

化學感覺是多數動物尋找食物、認知配偶以及規(guī)避危險等維持個體生存和保存種族所必須的。它們將化學物質中的二氧化碳濃度上升作為危險信號，并作出相應的規(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神經回路，但至今為止還不了解魚類如何對二氧化碳進行響應。

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。通過鈣成像法分析發(fā)現(xiàn)，除嗅覺系統(tǒng)、三叉神經系統(tǒng)、韁核—腳間核神經系統(tǒng)之外，終端腦神經（終神經）也出現(xiàn)了強活性反應。當去除終神經和三叉神經之后，斑馬魚對二氧化碳刺激的應答反應消失。這意味著從終神經至三叉神經的神經回路參與了動物的規(guī)避行為。

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

研究成果將于近期刊登在美國《細胞報告》雜志上。