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研究蠕虫的食物选择可显示幼小的大脑如何形成终生记忆

神经科学家科里·巴格曼(Cori Bargmann)的洛克菲勒大学(Rockefeller University)实验室的成员花费大量时间观察蠕虫的蠕动。这些微小的秀丽隐杆线虫以土壤细菌为食,它们的生命取决于它们区分有毒微生物和营养微生物的能力。在最近的一项研究中,Bargmann和她的同事表明,蠕虫在其幼虫的第一个阶段就可以了解有害细菌菌株的气味,并避免持续到成年的气味。

在出生后不久的关键时期,许多动物都能做出重要的,终生的记忆。这种现象被称为印记,它使刚孵出的鹅能够与母亲结合,并使得鲑鱼产卵后可以返回其原生河道。尽管人类的学习过程可能更加复杂和微妙,但科学家们早就知道我们的大脑存储记忆并长期保持记忆的能力取决于该记忆的获取时间和方式。

“对于蠕虫而言,我们很着迷,发现它们的小而简单的神经系统不仅能够记住事物,而且能够形成长期记忆,” Torsten N. Wiesel教授兼该系主任Bargmann说。 Lulu和Anthony Wang神经回路与行为实验室,以及位于洛克菲勒的新Kavli神经系统研究所的联合主任。“它提出了一个问题,即在不同生命阶段发生的学习过程是否在生物学上有所不同。”

在这项研究中,她和洛克菲勒大学的研究生Xin Jin让年轻和成年的蠕虫都学会避免食物的气味,并详细研究了产生这种记忆的神经回路。他们的发现发表在《细胞》杂志上,阐明了哪些神经元,基因和分子途径区分了两种记忆,为学习的神经生物学提供了新的前景。

烙印的厌恶持续一生

当成人线虫蠕虫遇到致病菌它们避免它通过在相反方向上移动,并且它们顺约24小时类似细菌。但是他们的记忆很快消失了。

另一方面,年轻的蠕虫会留下更持久的印象。研究人员允许新生蠕虫直接在病原体的草地上孵化,并将它们留在其生命的头十二个小时(即幼虫的第一阶段)。(这些错误给蠕虫带来了肠道感染,但并没有杀死它们)。然后,当蠕虫成年后再次遇到病原体时(三天后),它们就逃离了。没有被孵化到有毒细菌上的蠕虫发现它们与无害细菌一样具有吸引力。

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