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研究人员训练小虫子担心令人愉快的气味

2021-10-10 06:21:46 科技 来源:
导读 科学家寻求一群不同寻常的盟友——线虫和蠕虫——的帮助,以便更好地理解甚至治愈创伤后应激障碍,创伤后应激障碍是一种衰弱性精神疾病,可

科学家寻求一群不同寻常的盟友——线虫和蠕虫——的帮助,以便更好地理解甚至治愈创伤后应激障碍,创伤后应激障碍是一种衰弱性精神疾病,可能发生在有经验或目睹的人身上。令人痛苦的事件,如自然灾害、严重事故、武装冲突或其他暴力人身攻击。

以色列耶路撒冷希伯来大学的研究人员正在利用长约1毫米的秀丽隐杆线虫来研究如何恢复不愉快的记忆,并利用它们产生快速的保护性应激反应,这将增加动物面对迫在眉睫的威胁时的生存前景。

科学家在《当代生物学》杂志上报道,线虫特别适合这项工作,因为它们神经系统的“线路”,包括302个神经元,已经被完全绘制出来。

在遗传学家阿龙扎斯拉沃的带领下,研究人员发现,即使是像线虫这样非常基础的动物也可以从过去的经历中学习。

他们补充说,蠕虫“具有一系列学习和记忆能力,包括联想记忆,可以在单神经元分辨率下进行研究”。他们补充说,仅仅寻找不愉快的记忆会引发“快速、系统和保护性的反应”,这在面对逆境时提供了“显著的健康优势”。

研究人员还可以识别形成和存储记忆的精确神经元,并绘制蠕虫在恢复记忆以应对迫在眉睫的困难时经历的生理变化。

以巴甫洛夫的狗为例,科学家利用气味训练蠕虫形成联想记忆。

19世纪90年代,俄罗斯生理学家伊万巴甫洛夫利用狗和食物发现了本能或无条件、学习或条件反应之间的联系。

这些蠕虫用异戊醇训练,异戊醇有一种诱人的气味。

正如巴甫洛夫对他的狗所做的那样,扎斯拉沃解释说:“我们让它们饿了一天,我们没有按门铃,而是喷发出虫子喜欢的气味,而不是喂虫子。我们希望,通过将这种气味与饥饿联系在一起,蠕虫将了解到,从现在开始,这种令人愉快的气味标志着一种悲惨的情况。”

训练后的第二天,科学家们又喂了虫子,还喷了酒精。

这些蠕虫很快进入防御模式,开启了它们的压力保护基因。这一切都发生在他们之前遇到这种令人愉快的气味的时候。

Zaslaver说:“然而,当我们让蠕虫再次饥饿时,它们可以比之前更好地度过困难,进行联想学习训练。

加速他们的系统压力应对计划最终会增加他们在随后的不利条件下生存的机会。

“在某种程度上,他们的创伤后应激障碍帮助了他们,”他说。

令人惊讶的是,研究人员发现新的气味记忆变得稳定了。将经过训练的蠕虫暴露在有食物的气味中,当它们在6或24小时后再次受到攻击时,不会导致记忆丧失。

Zaslaver说,秀丽隐杆线虫的使用使研究人员能够“精确定位控制联想记忆的精确神经元”。“你很难看到一个神经元说,‘这里,这里是记忆’!”

在发现神经元后,Zaslaver和他的同事随后用“战斗或飞行”神经元对基因进行了基因工程改造,这种神经元可以通过光照射(一种称为光遗传学的方法)来激活,而不会让它们暴露在异戊醇气味中。

当具有饥饿记忆的神经元被激活时,蠕虫会立即进入应激模式。

研究人员写道,生物预测未来状况的能力是“生存的关键”。

“因此,唤起储存在个体感觉神经元中的压力记忆,使动物能够预测即将到来的可怕情况,并提供先发制人、快速和保护性的反应,最终改善动物健康。


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