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觅食行为在人类和蠕虫中的调节方式是否相同

寻找食物和保持食物来源是动物界的重要生存策略。但是,分子,细胞和神经元电路水平的外部馈电信号如何转化为行为?为了找到答案,神经科学家经常使用较不复杂的模式物种,如线虫C.线虫。它只有302个神经细胞,其连接网络已被精确定位,使科学家能够详细研究其神经细胞如何相互通信以实现某些类型的行为。

亚历山大·戈茨查克和他的团队专注于这项研究的神经回路,涉及一对检测食物存在的感觉神经细胞,并释放神经调节剂多巴胺。这种多巴胺信号影响两种类型的下游神经元,称为DVA和AVK,并且正如研究小组发现的那样,它以相反的方式这样做。多巴胺可激活DVA,促进住院和局部搜索行为,同时抑制AVK,从而促进扩散和远距离搜索行为。具体而言,这通过DVA和AVK信号发生到更下游的运动神经元,进而控制肌肉活动。

但这对于人类等高等动物的觅食有何结论呢?在蠕虫中,DVA神经元通过神经肽NLP-12向运动神经元发信号来调节运动。哺乳动物具有相当于NLP-12的神经肽胆囊收缩素。它的释放也受多巴胺信号传导的调节,例如与喂养等奖赏相关的行为。这表明在进化过程中,多巴胺和神经肽胆囊收缩素/ NLP-12作为神经调节剂的重要性已得到保护。如果某些行为可以积极地获得奖励感觉,它们会影响寻求食物摄入的动机行为,还会影响其他行为。

神经元AVK作为DVA神经元的拮抗剂,在没有食物的情况下释放出一种名为FLP-1的神经肽。FLP-1作为蠕虫中NLP-12 /缩胆囊素的对应物。尽管FLP-1更可能是无脊椎动物特异性的,但在哺乳动物中也发现了类似的“RF-酰胺”神经肽,它们也控制着食物的摄取。因此,在哺乳动物中也可以发现类似的缩胆囊素信号传导的抑制平衡。因此,本研究中鉴定的秀丽隐杆线虫神经元类型可以为寻找哺乳动物中相似细胞类型提供重要指导,其中无数细胞介导相似的运动控制机制。

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