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科学家们的目标是研究血清素是如何调节行为的

科学家们的目标是研究血清素是如何调节行为的

在流行的经验中,血清素如何调节大脑的故事可能看起来很简单:服用抗抑郁药,血清素水平上升,情绪改善。但神经科学家承认,他们对神经递质如何影响极其复杂的人脑回路和行为知之甚少。为了揭示血清素如何发挥作用的基本原理,麻省理工学院皮科沃学习与记忆研究所的科学家们将采用一种简单得多的模型:线虫。

虽然很小,透明和运动神经系统只有302个神经元,秀丽隐杆线虫为研究大脑调节血清素是一种强大的系统状态,说格兰特的首席研究员Steven Flavell李斯特兄弟职业发展教授Picower研究所和脑与认知科学系的助理教授。秀丽隐杆线虫和哺乳动物在释放和接收血清素的基本分子机制上有很多相同之处。但与哺乳动物不同的是,在秀丽隐杆线虫身上,所有的神经元和它们之间的连接都被精确地绘制出来了。科学家可以对每个细胞施加强大的遗传控制,包括那些表达线虫五种不同血清素受体的细胞。此外,弗拉维尔的实验室开发了一种创新的成像系统,可以实时可靠地成像几乎每个神经元的钙活性,即使是在蠕虫在实验操作下自由滑动和扭动的情况下也是如此。

本质上,弗拉维尔的团队可以几乎完全控制这种蠕虫的血清素能系统,同时观察整个大脑中几乎每个神经元的反应。这给了他们所需的能力,这是哺乳动物所没有的,来弄清楚血清素释放的不同模式是如何刺激不同回路中大量神经元上的不同受体(或它们的组合)来调节不同的行为。

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弗拉维尔说:“利用血清素能的良好定义范式和先进的成像技术,我们可以很好地研究血清素释放模式是如何在整个回路中激活不同的受体类型,从而改变导致行为的大规模活动模式。”

2018年12月,弗拉维尔的实验室在《细胞》(Cell)杂志上发表了一篇论文,展示了一种名为NSM的线虫神经元,当蠕虫开始以细菌为食时,它是如何感知的,并通过血清素向其他神经元发出信号,让蠕虫放慢进食速度。自那时以来,他的实验室研究操纵销售经理5 -羟色胺的释放模式如何影响蠕虫的行为和放缓已开始制定的5 -羟色胺受体的神经元在这些影响中发挥作用,例如通过基因敲出单个受体,受体的或组合,看看有什么变化。

有了新的资助,该实验室将扩大这些研究的范围,并进一步系统地实现三个目标:找出血清素受体的哪些组合可以调节血清素对行为的影响,并确定它们起作用的确切神经元;分析血清素如何改变整个大脑的活动;并确定当蠕虫必须平衡厌恶刺激和食欲食物线索时,血清素反应回路和整个大脑活动有何不同。虽然前两组实验将阐明大脑如何部署血清素来调节行为,但第三个目标将显示这些动态如何在更复杂的环境中变化。

“令人惊讶的是,这些与5 -羟色胺信号传导相关的基本问题仍然知之甚少,”弗拉维尔说。“解决这些问题将极大地增进我们对血清素能系统的了解。”

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