利用新技术，研究人员对大脑如何对味道做出反应有了惊人的发现

这项研究是一个脑成像技术——在这个案例中是由布朗大学的研究人员开发的——如何被应用于推进大脑过程的知识，并引发有关行为的新问题的例子。

　　

味觉对果蝇很重要，就像它对人类一样:和人类一样，果蝇倾向于寻找和消费甜味的食物，拒绝苦味的食物。然而，关于甜味和苦味是如何通过连接感觉和行为的大脑回路表现出来的，我们知之甚少。

在《当代生物学》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。”

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，巴尔内亚、斯内尔和巴尔内亚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(activity)”。这是对trans-Tango的一种改编。trans-Tango是巴尼亚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(activity)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，巴尼亚解释说:“stick”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(activity)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。”

他说，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。但是反式探戈(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苍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。他说，总的来说，研究结果强调了复杂精致的味觉过程的重要性。

他说:“你必须记住，无论你是苍蝇还是人，进食都是一项不能出错的活动。”“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。”

有一个发现让巴内亚特别感兴趣，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，巴尼亚和他的同事们发现，当苦味被去除，而甜味被呈现时，大脑活动有一些重叠。

巴尔内亚说，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。

巴尔内亚说:“事实上，我们看到神经元对‘坏’刺激的去除(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。”他补充说，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，巴尔内亚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，”他说。“我们的研究可能会为这个大谜团增添一小部分。”

这项研究展示了一个研究问题是如何为开发一种新的科学技术提供动力的，而这种技术可以用来回答新的研究问题——反之亦然。

“我们相信，trans-Tango(activity)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。跨探戈(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。

巴尔内亚说:“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。”

该研究得到了美国国立卫生研究院(R01DC017146, R01MH105368)和美国国家科学基金会(DGE1058262)的资助。

文章标题

Complex representation of taste quality by second-order gustatory neurons in Drosophila