科学家们已经成功地确定了雌性果蝇大脑中在交配过程中对雄性信号做出反应的神经元
雄性果蝇在交配过程中会将一种名为性肽的物质与精子一起转移到精液中。这种性信息素会影响雌蝇的行为,因此它会开始产卵,不太愿意进一步交配
这在昆虫中是一种常见的现象,但到目前为止,还不清楚神经元在神经系统中的位置,这些神经元指导着这些所谓的“交配后行为”。
伯明翰大学的研究人员现在找到了一种方法来识别苍蝇大脑中哪些特定的神经元群对性肽有反应。为了实现这一科学突破,他们将通常在昆虫血液中循环的性肽信息素附着在神经元外部
现在,如果这种细胞膜束缚性肽在也表达性肽受体的神经元中表达,它将诱导交配后行为。通过这种方式,他们能够找到大脑中感知性肽的神经元的位置。他们的研究结果发表在eLife上
为了了解大脑对性肽的反应,研究小组探索了参与性别决定的关键基因的遗传框架。这些基因引导分化为雄性或雌性
与许多其他基因不同,性别决定基因非常复杂。由Matthias Soller博士领导的研究小组推断,这些基因的调控区域可以被分解,在更少的神经元中表达此外,研究小组发现了一种额外的遗传技巧,使他们能够交叉两种甚至三种表达模式。利用这一技巧,他们能够将膜束缚性肽的表达仅引导到少数神经元。利用这些信息,研究小组能够绘制出女性大脑中几个不同的区域,这些区域在男性性肽存在的情况下引发了行为变化
有趣的是,研究人员发现性肽靶向的神经元属于一个称为“命令神经元”的高阶组,这对行为决策至关重要。这与之前的理论形成鲜明对比,即肽会影响感觉神经元,而感觉神经元在较低的反射水平上运作他们还发现,该肽影响了多组指令神经元。该团队确定了至少五组不同的神经元参与这一过程,这使得男性性肽可能在几个不同的水平上干扰女性的行为选择
主要作者、伯明翰大学生物科学学院的Mohanakartik Nalalasivan博士说:“这项工作将帮助我们了解行为在大脑中是如何编码的,以及感觉信息是如何转化为动作信号的。生殖行为是大脑中的硬连线,而不是学习行为,因此如果我们能够理解这种行为途径,我们可能能够影响它,例如限制蚊子寻找宿主的能力。”
来自伯明翰大学的主要作者Matthias Soller博士补充道:“果蝇大脑是第一个所有神经元都被编目和突触连接被绘制的地方。我们现在有资源与第一个基因组的测序一样,果蝇为人类基因组的测序铺平了道路,在这里我们也有同样的发现:对果蝇的研究正在指导我们如何获得人类大脑的结构。
“这项开创性的工作有助于加深我们对大脑工作方式的理解,特别是那些“硬连线”或内置于我们神经回路中的行为。“
但是,尽管雄性性肽操纵雌性行为的途径现在更清楚了,但雌性果蝇仍然可以推翻这些行为指令。例如,如果她身体不强壮或环境条件不适合产卵,她会相应地改变自己的行为。
这项研究将成为一个主要的范式,帮助研究人员解决一些关于大脑结构和功能的最基本问题,包括决策过程
Journal information: eLife
Provided by University of Birmingham
2024-09-15
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