终端脑神经有新功能可控制脊椎动物规避二氧化碳

2018-02-07 11:23

日本理化学研究所的一个研究小组利用斑马鱼进行试验，发现终端脑神经可控制脊椎动物对二氧化碳的规避行为。此前，科研人员对其生理功能不甚了解。

当动物感受到其生命受到威胁时，往往会采取规避行为。小型热带鱼斑马鱼的幼鱼具有通体透明、小型大脑、明确且典型的行动等特点，非常适用于研究动物规避行为的神经回路。以前的实验已发现，斑马鱼的触觉、听觉、视觉受到威胁刺激后会出现逃避行为，但对其受化学物质刺激采取的逃避行为尚不知晓。

化学感觉是多数动物寻找食物、认知配偶以及规避危险等维持个体生存和保存种族所必须的。它们将化学物质中的二氧化碳浓度上升作为危险信号，并作出相应的规避行为。有报告称，对线虫、蝇、鼠等各种动物模型的研究发现，这些动物拥有二氧化碳感知器及二氧化碳信息传达神经回路，但至今为止还不了解鱼类如何对二氧化碳进行响应。

研究小组此次用二氧化碳刺激斑马鱼幼鱼，引起了斑马鱼明确的规避反应。通过钙成像法分析发现，除嗅觉系统、三叉神经系统、缰核—脚间核神经系统之外，终端脑神经（终神经）也出现了强活性反应。当去除终神经和三叉神经之后，斑马鱼对二氧化碳刺激的应答反应消失。这意味着从终神经至三叉神经的神经回路参与了动物的规避行为。

研究小组今后将对终神经如何处理二氧化碳刺激信息的机理进行分析，以期阐释包括人类在内的脊椎动物借助终神经实行规避行为的神经基础。

研究成果将于近期刊登在美国《细胞报告》杂志上。