改进的trans-Tango技术发现了果蝇大脑对味觉的惊人反应

这项研究是如何适应脑成像技术，以推进大脑过程的知识，并提出新的行为问题的一个例子。

　　

在《Current Biology》上发表的一项新研究中，布朗大学的研究人员描述了他们如何开发了一种新的成像技术，并使用它来绘制果蝇对甜味和苦味的反应的神经活动。

研究作者纳撒尼尔·斯内尔(Nathaniel Snell)说:“这些结果表明，果蝇大脑编码食物味道的方式比我们预期的更复杂。”Snell于2021年在布朗大学获得神经科学博士学位，并将这项研究作为论文的一部分进行了研究。

布朗大学沃伦阿尔珀特医学院神经科学教授、卡尼脑科学研究所细胞与回路神经生物学中心主任吉拉德·巴尼亚(Gilad Barnea)说，与研究人员的发现同样重要的是他们使用的方法。

为了更多地了解控制果蝇味觉反应的大脑过程，实验室的一组研究生和本科生开发了一种新的成像技术，称为“trans-Tango(活动)”。这是对反式-探戈(trans-Tango)的一种改编。trans-Tango(活动)是Barnea实验室发明的一种多功能技术，用于追踪大脑中的神经回路。Barnea说，通过揭示回路中的特定神经元如何对刺激做出反应，trans-Tango(活动)将理解带到一个新的水平。

大脑对刺激的反应就像一个继电器，Barnea解释说:“好像一根棍子从一个神经元传递到下一个，然后再传递到下一个，以此类推。以前的技术可以用棍子识别神经元，但不能确定是谁给了那个神经元棍子。trans-Tango(活动)允许我们有选择地观察回路中的二级神经元，这样我们就可以专注于它们对甜味和苦味的反应。因为对甜味和苦味的反应是如此不同，研究人员的预期是，沿着调节这些反应的神经回路的神经活动也会完全不同。但是trans-Tango(活动)发现，在这些回路的二级神经元中，已经有一些对两种味道做出反应的神经活动重叠。一些研究结果可能显示出果蝇如何知道避开食物中特定的腐烂、有毒或其他不好的部分。总的来说，研究结果强调了复杂精致的味觉过程的重要性。你必须记住，吃东西，或喂食，是一项你——无论你是果蝇还是人——不能出错的活动。如果你吃了对你有害的东西，它可能是有害的。任何曾经因为吃了坏贻贝而付出高昂代价的人都可以证实这一点。因此，知道避免某些食物，甚至某些区域或食物的某些部分的能力，对物种的生存是重要的。”

有一个发现让Barnea特别感兴趣，不是因为它说了什么生存，而是它揭示了什么潜在的快乐。二级神经元不仅在呈现苦味时，而且在它们被去除时也会对苦味做出反应。令人惊讶的是，Barnea和他的同事们发现，当苦味被去除，而甜味被呈现时，大脑活动有一些重叠。

Barnea说，这让他想起了“aponia”的概念，在古希腊语中，aponia的意思是“没有痛苦”，伊壁鸠鲁派哲学家认为这是快乐的最高境界。

Barnea说:“事实上，我们看到神经元对‘坏’刺激的移除(苦味)和‘好’刺激的呈现(甜味)都有反应，这在生物学上让人想起了这个哲学概念。”未来的研究将进一步探索这种反应。

至于为什么昆虫的味觉对人类很重要，因为人类可能会有不同的味觉体验，Barnea提到了昆虫认为人类特别有吸引力:“例如，了解是什么驱动蚊子的味觉和嗅觉行为，对于学习如何减少它们对人类的影响非常重要，我们的研究可能会为这个大谜团增添一小部分。”

这项研究表明，一个研究问题如何为开发一项新的科学技术提供动力，然后该技术可以用于回答新的研究问题——反之亦然。

Snell说:“我们相信，trans-Tango(活动)不仅可以成为研究味觉工作原理的有用工具，还可以帮助理解一般的神经回路。感觉神经元编码了关于世界的许多不同类型的信息，弄清楚这些信息如何从外围神经回路传递到更深层次的神经回路，是神经科学的一个中心问题。trans-Tango(活动)完全可以回答这些问题。”

Barnea花了20多年的时间来开发trans-Tango，使其能够成功地应用于果蝇，他说，然而团队只用了5年时间来开发和发表trans-Tango(活动)——目前正在进行更多的适应工作。

Barnea说:“我们使用这项技术越多，它就越好，我们可以从中学到的东西越多，我们可以应用它解决的问题也就越多。”

Nathaniel J. Snell, John D. Fisher, Griffin G. Hartmann, Bence Zolyomi, Mustafa Talay, Gilad Barnea. Complex representation of taste quality by second-order gustatory neurons in Drosophila. Current Biology, 2022