2020年9月17日

环境提示如何影响行为

尽管看起来似乎违反直觉,但研究人员正在转向没有大脑的动物来破解潜在行为的神经密码。

九头蛇,一种微小的,触手可及的淡水生物,利用分散在整个管状身体中的神经元网来协调伸展,收缩,翻筋斗和进食运动。这种简单的神经系统是九头蛇非常适合研究如何 转化为运动。

在发表于 电子神经,来自哥伦比亚大学和海洋生物实验室(MBL)的二人组已经开始破解 九头蛇最简单的行为背后的原因是收缩爆发(当躯干收缩并一次又一次向外扩张时)。科学家发现,周围水中溶解颗粒的浓度(一种渗透压特性)会影响Hydra神经网络之一中神经回路的活动,这会触发一组特定的肌肉细胞收缩躯干。

哥伦比亚大学的拉斐尔·尤斯特(Rafael Yuste)的MBL惠特曼中心研究员,资深作者,MBL惠特曼中心研究员说:“我们要一一解读每个Hydra行为背后的神经和肌肉活动。” “本文是我们旅程的开始。”

五个Hydra在50mM蔗糖(高渗透压)溶液中自由运行。该视频的播放速度提高了300倍。图片来源:山本渡

在与他们的MBL Hydra Lab研究财团协商后,Yuste和第一作者Yamaha Wataru在2017年和2018年夏季在Woods Hole中进行了实验。他们使用全身钙成像技术来可视化Hydra的神经元和肌肉,并测试是否可以调整各种环境条件,例如 ,体重,营养状况和渗透压都会影响宫缩。他们惊讶地发现,渗透压只是其中一个参数会产生影响。

水中糖分含量的增加触发了“收缩爆发”(CB)神经回路以及一组肌肉中更少的收缩和活动减少。降低颗粒浓度具有相反的作用,增加细胞活性和收缩。尽管还需要进行其他实验来证实他们的理论,但研究人员提出,CB神经元通过改变肌肉活动来响应渗透压的变化,这反过来又会影响 频率。

在控制介质中收缩期间,外胚层的肌肉活动。在安装状态下,允许动物在盖玻片之间移动。该视频的播放速度提高了20倍。图片来源:山本渡

对颗粒浓度的变化做出反应可能意味着九头蛇的生与死之间的差异,特别是如果涉及到盐分的话。由于淡水居民缺乏先进的排泄系统,Hydra的设备不足以维持体内和体外的盐度适当平衡。水不断地流入和流出它们的胃血管腔,过多的内部盐溶液导致它们膨胀并从根本上爆炸。研究人员推测,Hydra会因高渗透压而收缩,从而“挤出”自己并排出多余的水分。

除了影响收缩,渗透压还影响Hydra分离和重新放置管脚的频率,可能会准备移至新位置。 Yamamoto计划继续调查这种情况的发生方式和原因。他希望他的调查线索最终将有助于解码更复杂的行为:当九头蛇(Hydra)像马戏杂技演员那样将触手翻过管脚时翻筋斗。



更多信息: Wataru Yamamoto等人,“在九头蛇中行为期间神经和肌肉活动的全身成像:渗透压对收缩爆发的影响”, 埃内罗 (2020)。 DOI:10.1523 / ENEURO.0539-19.2020
引文: 环境提示如何影响行为(2020年9月17日) 2020年10月15日检索 from //xasqxhb.com/news/2020-09-environmental-cues-affect-behavior.html
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