科学家解析动物进食行为机理机制

　　
4月10日，国际知名学术期刊《自然—通讯》（Nature Communications）在线发表了华中科技大学生命科学与技术学院吴政星教授和中科院生物物理所徐涛教授两个研究组的研究成果《感觉信号调控线虫进食行为的一个中枢交互抑制神经回路的解析》（“Dissecting a central flip-flop circuit that integrates contradictory sensory cues in C. elegans feeding regulation”）。这对于深入了解动物进食行为机理机制和分析其中关键的神经信号具有重要意义。
 
当面临两难局面时，人或高等动物能权衡利弊，做出最有利的选择。在这个过程中，中枢神经系统整合不同甚至完全相反的感觉输入信号决定生物个体行为抉择。感觉输入信号的整合对生物的生存至关重要，但其背后的分子机制如何仍不清楚。徐涛和吴政星带领研究组于多年前采用模式动物——秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）为研究对象，着手研究动物行为的分子机制与神经回路。
 
研究组采用两种化学物质——双乙酰酮和奎宁同时刺激线虫。这两种物质分别通过线虫的嗅觉和味觉通路输入，对线虫进食行为的影响恰好相反：双乙酰酮增加进食，奎宁抑制进食。结合基因操作、荧光显微成像和行为研究等技术方法，研究组解析出了两类感觉信号对线虫进食行为调控的分子机制与神经回路，提出了作用机制的物理模型。即这两类感觉信号在中枢的信号整合机制类似“踩翘翘板”或电子线路中的翻转（flip-flop）电路，具有“胜者全得”（winner-takes-all）的特性，可以保证动物对外界较强和较重要的信号得到迅速响应，做出相应的行为反应；对较弱的次要信号进行过滤和排除，使线虫行为具有稳定性。
 
这一研究成果属于神经系统活动功能生物学研究领域，不仅具有重要的理论意义，也能为神经和精神疾病的新一代诊断和治疗技术方法提供科学依据和新思路。
 
在这项研究工作中，两位生科院本科生参与并完成了部分行为学实验研究。他们的贡献得到承认，均被列为共同贡献作者。