Neuroscience Bulletin封面文章：果蝇光回避的神经环路

来源：brainnews

回避反应通常被认为是由神经元的激活引起的，这些神经元程序性激活使生物做出一系列回避行为。生物的回避反应一般有两种方式：

（1）停止向前运动并后退以避开；

（2）停止向前运动，并通过转弯改变行进方向以避开。

在这两种方式中，为了成功逃脱，必须首先停止前进的运动。虽然过去已经对促发或维持运动的神经回路进行了广泛研究，但有关停止运动行为的神经机制的研究相对较少。

Neuroscience Bulletin 2019年第6期封面文章发表了浙江大学基础医学院龚哲峰教授研究组的有关成果。

该研究使用果蝇幼虫的避光模型，研究者发现幼虫对光回避时必须先减速，并且找到了控制减速过程的神经通路。

研究者通过行为实验、免疫组化、光遗传、双光子钙成像、幼虫运动精细显示等手段进行研究的结果显示，光回避中的减速是由一条连续的神经元通路控制的，这条通路上的神经元包括促胸腺激素神经元（PTTH神经元）、羽化激素神经元（EH神经元）和酪氨酸脱羧酶2（Tdc2）运动神经元（PET信号通路）。

行为实验和精细运动分析发现阻断PET通路中的神经元，幼虫可能由于减速不足导致头部摆动角度不够大，从而导致避光缺陷。另一方面，光遗传激活这些神经元可导致幼虫减速。

此外，免疫组化和光遗传结合钙成像的手段证实，EH神经元可以接受来自PTTH神经元的上游输入（图1），同时可以支配Tdc2运动神经元（图2）。从PTTH到EH，再到Tdc2运动神经元，形成了一条完整的从视觉输入到运动输出的神经通路（图3）

图1：EH神经元接收来自PTTH神经元的上游输入

图2：EH神经元支配Tdc2运动神经元

图3：介导减速行为的PET通路示意图

该研究首次明确提出回避行为中必要的减速过程，并找到了控制其的神经通路，为其它感觉刺激引起的回避行为的分析提供了新的思路。PET通路中的EH神经元类似于脊椎动物中发出停止反应的网状脊髓神经元，提示在脊椎动物回避行为中，介导感觉刺激诱导的减速反应的信号通路很可能与PET信号通路类似。

浙江大学基础医学院博士研究生宫彩霞为该论文的第一作者，负责研究中的生物实验；浙江大学求是高等研究院的欧阳震寰为第二作者，负责行为分析中的代码编写；浙江大学基础医学院龚哲峰教授为通讯作者；浙江大学求是高等研究院的郑能干教授为共同通讯作者。