科学家绘制了海蠕虫神经回路的综合图

研究人员绘制了一张详细的电路图和9000多个细胞，这些细胞组成了三天大的海蠕虫Platynereis dumerilii幼虫的整个身体和神经系统

这项研究于7月9日发表在eLife上，编辑们称其为理解动物神经系统组织和进化的重要进展

他们指出，这只是第三个被组装的动物全身连接体，并赞扬了所使用的大量高质量数据，这些数据为未来研究不同细胞类型以及其他神经系统部分的多样性和连接性、功能和进化奠定了基础

Platynereis dumerilii是一种多毛类海洋蠕虫，越来越多地在实验室中用于研究发育、行为和海洋生态

它的生命周期始于自由游泳的幼虫，然后经历几个生命阶段，然后定居并转化为成虫，具有简单的分段身体结构——头部具有感觉器官，重复的身体部分具有能够运动的带鬃毛的肌肉附肢，还有尾巴

科学家们越来越多地转向这些蠕虫来研究中枢神经系统的起源

“Platynereis幼虫是研究连接神经系统细胞的回路如何帮助这些生物移动的优秀模型，”洛桑联邦理工学院的主要作者Csaba Verasztó解释道。“它们为我们提供了对神经系统协调的见解，这对于对水传播的振动做出惊吓反应或避免紫外线照射等行为是必要的。”Verasztó和他的同事使用高功率电子显微镜绘制了9000多个细胞和连接三天大的Platynereis幼虫的神经系统回路。他们鉴定出202种神经系统细胞和92多种与它们相互作用的其他细胞类型

他们的工作描述了这些电路如何促进身体各部分之间的协调，帮助整合多种感官，连接身体的左右两侧，并驱动运动

这项研究已经为复杂神经系统的进化提供了重要的新见解。例如，该团队的分析表明，海蠕虫中由突触连接的一些神经回路是通过随着时间的推移进行复制和分化而并行进化的。这一过程可能使蠕虫发展出更专门的感觉系统和行为，增强了它们与环境互动的能力

这些发现还支持了一个长期存在的理论，称为Balfour-Sedgwick理论，该理论于19世纪末首次提出。这一理论提出，在胚胎形成过程中，称为体节的重复单位依次发育，最终形成了Platynereis dumerilii等动物中常见的特征性分段体

此外，该研究还提出，海虫进化的祖先物种的神经系统呈环状，感觉器官从中辐射出来。与此一致，作者发现Platynereis dumerilii神经系统围绕其所有六个身体部位循环，对应于径向排列的机械感觉器官

eLife的编辑们指出，这项研究中的信息量可能使其难以消化，但它为未来的研究提供了基础，以深入了解这些生物的细胞多样性、身体部位之间和内部的联系、大脑中参与学习和记忆的结构等等

“我们的全身图使我们能够识别出几个新的电路，并了解许多电路是如何在全身集成的，”资深作者、德国海德堡大学生物研究中心教授Gáspár Jékely总结道

“如果没有完整的图谱，从我们的研究中收集到的任何见解都是不可能的，我们希望其他人能够利用这项工作来探索他们自己关于神经系统连接和进化的关键问题。”