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Nat Commun | 单个神经元掌控喜好？俞雁寻团队揭示全新神经机制

BioArt · 公众号 · 生物 · 2025-03-02 09:38

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2025年2月20日，武汉大学医学研究院、教育部免疫与代谢前沿科学中心、中南医院神经内科 俞雁寻 课题组在 Nature Communications 期刊发表了题为 Calcium levels in ASER neurons determine behavioral valence by engaging distinct neuronal circuits in C. elegans 的研究论文。该研究 首次发现线虫对酒精的喜好竟是由一个名为ASER的神经元所决定。 这个细胞内的钙离子水平就像一个“开关”，直接控制着线虫是喜欢还是讨厌酒精。这项研究为我们理解生物体如何形成对特定刺激的好恶提供了全新的视角，为相关神经疾病的治疗带来了新的思路。

生物对外界刺激的喜好通常是相对稳定的。例如，我们大多数人都喜欢花香，讨厌恶臭。然而，不同个体之间对刺激的反应存在差异，且这种反应会受到环境因素和生理状态的影响。比如，当我们吃得太饱时，可能会对油腻的气味感到反感，但当饥饿时，油腻的味道却可能变得更加诱人。这些喜好到底是由什么样的神经机制在大脑中决定的呢？

这项研究以秀丽隐杆线虫为模型，发现了一种特别的喜好变化：线虫对酒精的偏好会随着环境中氯化钠浓度的变化而改变。当氯化钠浓度低于培养浓度时，线虫表现出对酒精的喜好；而当氯化钠浓度高于培养浓度时，线虫则会回避酒精。

线虫乙醇趋化的行为学实验模式图

通过遗传学和神经元消融实验，研究人员发现线虫对酒精的喜好完全由ASER单个神经元所决定。众所周知，神经元的兴奋与抑制以及神经冲动的传递都依赖于细胞内钙离子的动态变化。细胞内的钙水平有高低波动，持续的高钙或低钙等不同状态都可能使钙信号的下游级联反应发生改变。接下来，通过体内钙成像技术和光遗传学实验，研究人员验证了ASER神经元的钙水平可以直接调控线虫对酒精的趋化行为。而氯化钠浓度通过影响ASER神经元的钙离子水平间接调节线虫的行为。ASER神经元中差异性的钙信号激活了不同的下游中间神经元，最终导致线虫表现出不同的行为。

线虫乙醇趋化的神经环路示意图

传统的观点认为，生物对外界刺激的喜好是由复杂的脑神经回路共同决定的，某些神经回路输出喜欢信号，而另一些则输出厌恶信号。然而，这项研究则出乎意料地发现， 单一的感觉神经元ASER仅通过调节其钙离子水平，就可以直接改变线虫对酒精的喜好。 这项研究不仅为神经科学领域带来了新的发现，也为我们了解生物的行为提供了全新的视角。这项研究表明，单个神经元就能对行为产生如此深远的影响。未来，研究人员将进一步探索这一机制在高等动物中的普遍性，来探索是否还有其他类似的机制在调控我们的行为。这一发现也为我们理解神经系统疾病提供了新的思路。

武汉大学医学研究院博士研究生薛伟康和武汉大学已出站博士后陈远华（现为美国费城儿童医院研究员）为共同第一作者，武汉大学俞雁寻教授、Youngnam Jin教授和博士后陈远华为共同通讯作者。

俞雁寻教授课题组主要从事神经调控、神经系统疾病与衰老的分子机制的研究，课题组平台完善，拥有高性能的仪器和先进的技术手段，包括各种成像系统、蛋白质组学分析平台和基因编辑技术等。实验室与中南医院等多家科研机构保持着密切的合作关系。诚挚邀请有志于科研的优秀博士毕业生申请武汉大学“弘毅博士后”加入俞雁寻课题组，共同探索生命科学的前沿。具体博士后待遇参考武汉大学 “弘毅博士后”计划2024年全球招募公告（https://www.whu.edu.cn/info/1118/174554.htm）。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-57051-x

制版人：十一

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