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温度传感和大脑活动之间的双向街道

名古屋大学的研究人员揭示了感知的外部信息如何转化为一系列神经活动,这对于在环境中进行适当的导航至关重要

当周围的环境让我们感到不舒服时,我们倾向于转向更舒适的环境。

研究表明动物也会做同样的事情。他们组织一系列的运动来迁移到首选的环境。了解环境信息如何转化为大脑中的感官信息对于更深入地了解动物行为和人类感知至关重要。然而,人们对这个过程知之甚少。

秀丽隐杆线虫(或蛔虫)响应温度变化的运动已被广泛研究。一对感觉神经元(称为 AFD)的缺失严重阻碍了线虫对温度升高或降低的反应能力,表明 AFD 在这种反应中起着至关重要的作用。

基于这些知识,名古屋大学的研究人员着手研究 AFD 如何将温度变化触发的感觉输入序列转换为神经活动。

“我们使用同步钙成像和跟踪显微镜来观察自由移动的动物,以表征线虫的热反应,”该研究的第一作者 Yuki Tsukada 解释道。“这些蠕虫在不同的温度下饲养,但在测试过程中都处于 17°C 至 23°C 之间的相同温度范围内。”

研究人员发现,无论在何种条件下生长,线虫的反应都是相似的。有趣的是,输入信号的适应和检测时间约为 20 秒,这个时间尺度与转身等行为运动的时间尺度相当。使用数学模型,研究人员能够根据观察到的温度输入重建 AFD 活动,反之,根据观察到的 AFD 活动和蠕虫的迁移模式重建热环境。这验证了线虫的趋热性是探索环境与生物体反应之间关系的合适模型。

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