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首張動物味覺全鏈路神經圖譜繪成

2026年09月07日09:11 | 來源:科技日報222
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科學家首次繪制出動物進食決策背后的全鏈路神經圖譜。由葡萄牙尚帕利莫基金會領導的國際團隊在最新一期《細胞》雜志發表兩項研究,其中一項完整繪制了果蠅中樞神經系統16.67萬個神經元的連接圖譜,另一項則在此基礎上追蹤了味覺信號從全身感官神經元到運動神經元的完整路徑,揭示了味覺如何驅動進食、回避和激素釋放等行為。

這項工作是近20年努力的成果,參與者包括美國霍華德·休斯醫學研究所、英國劍橋大學、MRC分子生物學實驗室和谷歌研究院。團隊不僅追蹤並編目了16.67萬個神經元,還識別出超過11000種不同的細胞類型。與以往隻關注大腦的圖譜不同,新連接組保留了大腦與神經索之間的聯系,使得跨越這一分界線的神經路徑成為可能。AI能在追蹤神經元連接時發揮了關鍵作用,並能預測神經元之間是激發還是抑制,為理解信號內容提供了線索。

味覺在果蠅中並不僅限於口腔,而是分布在腿部、翅膀、口器和喉嚨內側。團隊逐一識別並分類了所有味覺受體神經元,並追蹤其信號如何連接到控制攝食、運動、激素釋放和求偶的回路。他們發現,雖然味覺傳感器遍布全身,但攜帶相似“價值”信號的神經元通常會匯聚到大腦深層的同一回路中,同時保留位置信息,以便動物根據味道來源做出不同反應。

團隊還識別出24種進食運動神經元類型,並繪制出通向這些神經元的路徑。許多回路並不是直接激活運動神經元,而是先對進食動作保持抑制,直到誘人味道足夠強烈時才解除抑制。這種設計有助於防止誤食有害物質。

這份最新圖譜還首次展示了味覺與激素反應之間的精確神經連接。研究顯示,動物在營養完全吸收之前,神經系統已經告訴身體食物即將到來。這或有助於解釋為什麼零卡路裡甜味劑,也能促使胰島素釋放。

團隊表示,完整的連接組圖譜不是終點,而是未來生成理論假設的工具。科研人員還可以直接查閱“地圖”,找出相關感覺神經元和運動神經元之間的連接。(記者張夢然)

【總編輯圈點】

果蠅的中樞神經隻有十幾萬個神經元,而人類大腦擁有幾百億個神經元,兩者相比無疑是“小巫見大巫”。盡管如此,果蠅一直是科研界的寵兒。這主要是由於,果蠅雖小,卻五臟俱全。它能夠完成睡眠、學習、求偶、記憶等復雜行為,且其神經信號傳遞機制與人類大腦存在諸多相通之處。因此,果蠅為研究人類大腦提供了活體極簡模型,它可以幫助科學家在“迷你尺度”追蹤神經信號的傳遞機制,進而為破譯人類大腦運行機制提供寶貴啟示。

(責編:李依環、李昉)

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