索尔克科学家发现多巴胺调节蠕虫产卵和响应捕食的觅食行为
一种名为秀丽隐杆线虫的微小蠕虫的生命主要由寻找食物、吃食物和产卵组成。因此，当任何这些行为受到干扰时，就有理由担心。在一项新的研究中，索尔克研究所的科学家发现，“感觉良好”的大脑化学物质多巴胺可以调节蠕虫在捕食者面前的焦虑行为。
该研究结果于 2023 年 7 月 11 日发表在eLife上，阐明了这种多巴胺调节的大脑通路如何与焦虑相关，并可以深入了解人类状况，例如创伤后应激障碍 (PTSD)。
“蠕虫是研究焦虑的绝佳模型，因为它们焦虑的原因通常是已知的，比如捕食，”这项新研究的资深作者Sreekanth Chalasani教授说。“因此，我们可以利用蠕虫来更好地理解与焦虑和压力反应相关的基本神经通路，这些神经通路在物种之间是保守的。”
在这项研究中，研究人员观察了当一种捕食性蠕虫(Pristionchus pacificus)咬住蠕虫，阻止蠕虫吃食物时会发生什么。作为回应，蠕虫离开了食物源，捕食者能够吃到更多。此外，蠕虫还会在远离旧食物源和捕食威胁的地方产卵。
研究人员注意到，即使捕食者离开后，蠕虫也会远离，这表明蠕虫知道远离更安全。此外，远离捕食者产卵的行为受到多巴胺的调节。但当研究人员阻断线虫体内的多巴胺通路时，它们并没有像产卵那样频繁地躲避捕食者。
共同第一作者、Chalasani 实验室的前研究生研究员艾米·普里巴迪 (Amy Pribadi) 说：“要了解大脑如何工作，重要的是在自然环境中研究它。”“为了做到这一点，我们可以使用一种简单的蠕虫和轻松构建自然环境，然后看看该蠕虫的大脑网络和分子如何在该“自然”环境中调节行为。”
此外，研究人员还探讨了远离主要食物源的较小食物块的存在如何影响蠕虫与捕食者的相互作用。当捕食者忙于垄断主要食物来源时，其他地方替代(尽管较小)食物来源的存在使蠕虫更有可能避开捕食者。
“与更复杂的动物和人类类似，蠕虫根据环境变化做出决定，”查拉萨尼实验室的博士后研究员、共同第一作者迈克尔·里格(Michael Rieger)说。“适应变化的困难——尤其是由于威胁或压力——在人类中很常见，尤其是那些患有神经系统疾病的人。我们对这种简单生物体的研究揭示了探索决策神经科学的新途径，我们希望能够将其推广到人类的食物链。”
未来，研究小组将研究另一种名为血清素的大脑化学物质在这种逃避行为中的作用，因为众所周知，血清素可以调节其他多巴胺依赖性行为，例如寻找食物。他们还希望他们的研究能够成为未来探究影响进食、繁殖和其他行为的其他大脑信号通路影响的跳板。
查拉萨尼说：“通过观察蠕虫，你可以捕捉到动物数十亿年进化过程中如此复杂的生物学特征。” “任何对捕食者-猎物行为机制的洞察——即使是对蠕虫来说——都会丰富我们对许多其他表现出这种生物推拉关系的现象的理解，比如动物及其环境的共同进化或化学对话的微妙平衡。细胞之间。”
其他作者包括索尔克的 Kaila Rosales 和 Kirthi C. Reddy。
这项工作得到了国家科学基金会研究生研究奖学金、卡维利脑与心智研究所和国立卫生研究院的创新补助金 (R01 MH113905) 的支持。
版权声明：本文由用户上传，如有侵权请联系删除！