海参的研究显示身体如何学会移动

数亿年前动物的进化与分段的身体,有节的骨架或附属物,软体像海蛞蝓统治着海洋无脊椎动物。一项新的研究发现相似之处驱动运动的脑部结构在海蛞蝓和更复杂的分段的生物有骨骼和附件。

发表在《神经科学杂志》上,研究表明,而不是发展一个全新的神经回路控制分段身体部位的运动,在昆虫、甲壳类动物,甚至像哺乳动物一样总长着脊椎动物适应一个神经元网络,一个模块,指导运动和姿势更简单的生物体。

“海蛞蝓可能还有这个模块,小的神经元网络称为“集群”,23个神经元确认到目前为止,”伊利诺斯大学厄说分子和综合生理学教授Rhanor吉列领导这项新研究。

“在这项研究中,我们解决的问题是之间的相似之处我们看到海蛞蝓和更复杂的生物进化独立或者与分段身体部分和附件是否可能继承他们的潜在的神经回路从软体,双边对称的共同祖先,”他说。

要回答这个问题,吉列和他的同事们,前研究生科林·李和杰弗里·布朗录像海蛞蝓动作和组合数据和记录反应的刺激神经和脑部特定神经元的海蛞蝓。

“我们研究的掠夺性海蛞蝓,Pleurobranchea californica划行,用脚爬纤毛,分泌粘液,”吉列说。“姿势转向或远离刺激,它只是缩短其身体的一侧,并与疯狂的逃离其他食肉动物,摇摆游泳——都由一个集群”。

先前的研究表明,吉列的实验室Pleurobranchaea从事成本效益计算每次在野外遇到另一种生物。如果非常饿,控制它的攻击和摄食行为的神经元处于高度兴奋状态,会在几乎任何食物的味道。在其他情况下,它将什么也不做,甚至积极避免刺激。

“这是一个好主意,如果它不需要食品和可以避免同类的Pleurobranchaea被它所吸引,”Gillete说。“所有这些行为涉及一组坐标如何行动的选择。”

在哺乳动物中,一个特殊的后脑模块称为网状系统翻译的具体指令行动选择从更高的大脑区域的姿势和运动,吉列说。这个地区然后发送电机命令下来最终传输的脊髓肌肉。

“特别是,网状系统依赖于关键serotonin-producing神经元控制身体动作姿势和运动,”他说。”在新的研究中,我们发现类似serotonin-producing神经元集群的海蛞蝓驾驶行为像追求,回避和逃避。

”相对简单,海蛞蝓像在许多方面预期的简单的祖先今天复杂的动物,”吉列说。“所有行动的主要电路模块的选择,选择翻译成电机命令,和运动模式生成复杂的动物的神经系统中也可识别简单的软体海蛞蝓。”

这项研究提供了第一个证据表明电路驱动运动动物复杂的身体和行为”有密切的功能简单的类比腹足类动物软体动物,可能共享一个共同的继承,“吉列说。

参考:李CA,布朗JW,吉列r .协调运动的血清素激活的神经元的掠夺性的腹足类动物Pleurobranchaea加州。J >。2023年。doi:10.1523 / jneurosci.1386 - 22.2023

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