當我們觸及爐子上的熱鍋時(shí)我們會(huì )自然地把手抽回，但對于我們的大腦是如何處理溫度信息的卻知之甚少。美國西北大學(xué)的科學(xué)家們現在揭示出了果蠅的大腦表述溫度的機制，逐個(gè)逐個(gè)神經(jīng)元繪制出了它的圖像，這對于了解更為復雜的人腦以及它對感官刺激做出響應的機制具有重要的意義。

     這項研究的領(lǐng)導者、西北大學(xué)Weinberg文理學(xué)院神經(jīng)生物學(xué)助理教授Marco Gallio說(shuō)：“大腦是一臺精美的機器，了解它的運作機制是生物學(xué)的新前沿領(lǐng)域之一。果蠅是研究大腦控制行為機制的一個(gè)極好的模型，它可以幫助我們了解感覺(jué)回路在人體中是如何運作的?！?/span>

     在果蠅研究中，Gallio和他的研究小組揭示出了果蠅大腦中對于溫度整體協(xié)調的神經(jīng)反應。在果蠅大腦對熱環(huán)境或冷環(huán)境做出反應時(shí)進(jìn)行大腦成像，研究人員發(fā)現有多個(gè)神經(jīng)通路攜帶著(zhù)來(lái)自觸角、不同類(lèi)型的關(guān)于溫度的信息，并且一些信號通路集中在大腦的三個(gè)關(guān)鍵區域。

     大多數的神經(jīng)元對熱或是冷做出反應，但一些神經(jīng)元則犧牲精確度換取了速度。這些神經(jīng)元長(cháng)于提醒動(dòng)物突然的溫度變化，但它們會(huì )很快停止反應，將報告冷熱的工作留給不同的神經(jīng)元。

     在一個(gè)驚人的研究發(fā)現中，研究人員還認識了對冷和熱都產(chǎn)生反應的第三種神經(jīng)元。研究人員說(shuō)，由于冷熱溫度對于小果蠅來(lái)說(shuō)都非常的危險，這種細胞類(lèi)型可能傳送了一種與溫度改變相關(guān)的一般“危險”信號。

     Gallio說(shuō)：“相比果蠅，人類(lèi)對于溫度變化的反應更具彈性。但我們在果蠅大腦中發(fā)現的一些法則在兩者中有可能是一樣的。無(wú)論是人類(lèi)或是果蠅，感覺(jué)系統都必須解決相同的一些問(wèn)題，因此它們往往以相同的方式來(lái)處理它?！?/span>

     這項研究工作提供了在所有動(dòng)物中處理溫度信息的大腦回路的第一張綜合圖譜。研究論文發(fā)表在2月4日的《自然》(Nature)雜志上。

     Gallio說(shuō)：“我們決定將焦點(diǎn)放在作為最基本感官之一的溫度上。像在果蠅觸角中一樣，我們皮膚中的感覺(jué)神經(jīng)元對冷溫度或是熱溫度做出反應。只需追蹤活化的細胞類(lèi)型大腦就可以知道手的感覺(jué)——這就是我們所說(shuō)的‘專(zhuān)用線(xiàn)路’系統?！?/span>

     在他們的研究中，Gallio和同事們發(fā)現果蠅大腦能夠提取出來(lái)自冷和熱神經(jīng)元活動(dòng)的一系列信息。他們的結果還顯示了果蠅是如何利用這一信息來(lái)指導吸引或厭惡行為的。研究人員發(fā)現了三種類(lèi)型的神經(jīng)元：

     ?可以極快速發(fā)送啟動(dòng)或終止加熱/降溫信號的神經(jīng)元（快適應，“窄調”）；

     ?反應較慢、但能更精確報告絕對溫度的神經(jīng)元（慢適應、“窄調”）；

     ?對冷熱均產(chǎn)生反應的神經(jīng)元，對于果蠅避開(kāi)冷熱環(huán)境至關(guān)重要（“寬調”）；

     Gallio說(shuō)，果蠅是一種研究感覺(jué)刺激處理過(guò)程的極好的模式系統。果蠅有著(zhù)非常復雜的行為，而它們的神經(jīng)系統在遺傳上及解剖上都比我們的要簡(jiǎn)單得多。

     Gallio說(shuō)：“對于我們的大腦中神經(jīng)元相互通訊使得我們產(chǎn)生行為和情感的機制我們知之甚少，因此我們在果蠅一類(lèi)的模式系統中研究先天反應來(lái)了解基本的大腦功能。然后我們可以應用這些求知的工具來(lái)了解我們的大腦以及它控制行為的機制?！?/span>