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发现用于恐惧鱼类调节的神经回路

归档日期:05-11       文本归类:多回路调节      文章编辑:爱尚语录

  通常注意到动物感觉到危险和反应的迹象。这种现象的一种简单形式称为恐惧条件反射,这是一种在每种动物中常见的学习方式。通过操纵斑马鱼大脑特定神经元的活动,日本国立遗传学会(NIG)的科学家们已经阐明了斑马鱼恐惧条件所必需的神经元群体。该研究发表于4月25日出版的BMC Biology,该研究表明,这种神经回路对于恐惧条件反射至关重要,并且在脊椎动物进化过程中是保守的。

  动物如何避免生存危险?如果动物经历与特定标志相关的危险事件,动物就会记住这些标志并表现出恐惧,例如,对逃避行为作出反应。在包括人类在内的哺乳动物中,杏仁核(大脑结构之一)在恐惧条件反射中起着重要作用。然而,在脊椎动物进化过程中,如何保护(或改变)恐惧条件反射所必需的大脑结构和神经回路是未知的。斑马鱼是生物学研究中的一种流行模型动物,与人类和其他哺乳动物相似,表现出恐惧条件。川上教授的小组成功地开发了可视化和操纵特定大脑的技术通过使用酵母转录因子Gal4,绿色荧光蛋白(GFP)和肉毒杆菌神经毒素(BoTx)在斑马鱼中的神经元。他们已经产生了一系列转基因鱼系,用于研究全世界其他研究人员的脑功能以及其他各种器官。在他的实验室中近2,000个此类转基因鱼系中,一个在当前研究中发挥了重要作用,该研究标记了斑马鱼端脑背侧(Dm)区域的神经元。

  “在包括人类和老鼠在内的哺乳动物中,恐惧条件反射是由称为杏仁核的大脑区域调节的。杏仁核整合了有关危险事件的信息,如电击,以及一些迹象,如视觉或听觉刺激。但是,在鱼类中,这种神经元有没找到。“川上教授说。

  “探索鱼类中的这些神经元非常重要,因为我们可以增加对动物基本神经回路的认识,从而进行进化保守的恐惧条件反射。”

  为此,Lal博士,他的实验室的前研究生,开发了一个行为分析系统。将鱼放置在带有两个隔间的小罐中。连续五天每天十次,研究人员进行电击,同时在坦克中发出绿色LED。最后,为了响应绿色LED,鱼学会从被照亮的隔间逃脱,并移动到另一个隔间。

  利用这些技术和资源,他们发现该区域的神经元称为鱼类端脑的Dm,对于恐惧条件反射至关重要。这些神经元是哺乳动物杏仁核的功能等同物。该结果是澄清恐惧条件反射所必需的神经回路的结构和演变的线索。

  Kawakami教授的斑马鱼设施有数千个鱼缸,每个鱼缸都含有可以开启的遗传上不同的鱼,或者驱动大脑或体内不同类型神经元中的GFP或BoTx表达。

  “这项工作展示了我们的遗传资源在大脑功能研究中的成功应用。它还有望成为澄清涉及恐惧和焦虑以及创伤后应激障碍的疾病的原因和治疗的基础,”Kawakami教授说。

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