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    Nature:我们何以能知冷知热?

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         当我们触及炉子上的热锅时我们会自然地把手抽回,但对于我们的大脑是如何处理温度信息的却知之甚少。美国西北大学的科学家们现在揭示出了果蝇的大脑表述温度的机制,逐个逐个神经元绘制出了它的图像,这对于了解更为复杂的人脑以及它对感官刺激做出响应的机制具有重要的意义。

     

         这项研究的领导者、西北大学Weinberg文理学院神经生物学助理教授Marco Gallio说:“大脑是一台精美的机器,了解它的运作机制是生物学的新前沿领域之一。果蝇是研究大脑控制行为机制的一个极好的模型,它可以帮助我们了解感觉回路在人体中是如何运作的?!?/span>

     

         在果蝇研究中,Gallio和他的研究小组揭示出了果蝇大脑中对于温度整体协调的神经反应。在果蝇大脑对热环境或冷环境做出反应时进行大脑成像,研究人员发现有多个神经通路携带着来自触角、不同类型的关于温度的信息,并且一些信号通路集中在大脑的三个关键区域。

     

         大多数的神经元对热或是冷做出反应,但一些神经元则牺牲精确度换取了速度。这些神经元长于提醒动物突然的温度变化,但它们会很快停止反应,将报告冷热的工作留给不同的神经元。

     


     

         在一个惊人的研究发现中,研究人员还认识了对冷和热都产生反应的第三种神经元。研究人员说,由于冷热温度对于小果蝇来说都非常的危险,这种细胞类型可能传送了一种与温度改变相关的一般危险信号。

     

         Gallio说:“相比果蝇,人类对于温度变化的反应更具弹性。但我们在果蝇大脑中发现的一些法则在两者中有可能是一样的。无论是人类或是果蝇,感觉系统都必须解决相同的一些问题,因此它们往往以相同的方式来处理它?!?/span>

     

         这项研究工作提供了在所有动物中处理温度信息的大脑回路的第一张综合图谱。研究论文发表在2月4日的《自然》(Nature)杂志上。

     

         Gallio说:“我们决定将焦点放在作为最基本感官之一的温度上。像在果蝇触角中一样,我们皮肤中的感觉神经元对冷温度或是热温度做出反应。只需追踪活化的细胞类型大脑就可以知道手的感觉——这就是我们所说的‘专用线路’系统?!?/span>

     

         在他们的研究中,Gallio和同事们发现果蝇大脑能够提取出来自冷和热神经元活动的一系列信息。他们的结果还显示了果蝇是如何利用这一信息来指导吸引或厌恶行为的。研究人员发现了三种类型的神经元:

     

         ?可以极快速发送启动或终止加热/降温信号的神经元(快适应,“窄调”);

     

         ?反应较慢、但能更精确报告绝对温度的神经元(慢适应、“窄调”);

     

         ?对冷热均产生反应的神经元,对于果蝇避开冷热环境至关重要(“宽调”);

     

         Gallio说,果蝇是一种研究感觉刺激处理过程的极好的模式系统。果蝇有着非常复杂的行为,而它们的神经系统在遗传上及解剖上都比我们的要简单得多。

     

         Gallio说:“对于我们的大脑中神经元相互通讯使得我们产生行为和情感的机制我们知之甚少,因此我们在果蝇一类的模式系统中研究先天反应来了解基本的大脑功能。然后我们可以应用这些求知的工具来了解我们的大脑以及它控制行为的机制?!?/span>

     

     

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