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科技实时动态:研究人员训练微小的蠕虫以担心令人愉快的气味

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科学家们寻求一群不同寻常的盟友 - 线虫蠕虫 - 的帮助,以寻求更好地了解甚至治愈创伤后应激障碍(PTSD),这是一种令人衰弱的精神疾病,可能发生在经验丰富或见证过的人身上。一场令人痛苦的事件,如自然灾害,严重事故,武装冲突或其他暴力人身攻击。

来自以色列耶路撒冷希伯来大学的研究人员正在使用大约1毫米长的秀丽隐杆线虫线虫来研究如何回收不愉快的记忆并用于产生快速和保护性的应激反应,这些反应会在面临迫在眉睫的威胁时增加动物的生存前景。

科学家们在“ 当代生物学 ”杂志上报道说,线虫线虫特别适合这项工作,因为他们的神经系统的“布线”,包括302个神经元,已被完全映射。

在遗传学家Alon Zaslaver的带领下,研究人员发现即使是非常基本的动物如线虫也可以从过去的经验中学习。

他们补充说,蠕虫“具有一系列学习和记忆能力,包括联想记忆,可以在单神经元分辨率下进行研究”。他们补充说,仅仅检索不愉快的记忆会引发“快速,系统和保护性的反应”,这在面对逆境时提供了“显着的健身优势”。

研究人员还能够确定形成和存储记忆的精确神经元,并绘制蠕虫在检索记忆以应对迫在眉睫的艰辛时所经历的生理变化。

以巴甫洛夫的狗为例,科学家们使用气味训练蠕虫来形成联想记忆。

在19世纪90年代,俄罗斯生理学家伊万·巴甫洛夫使用狗和食物来发现本能或无条件,学习或条件反应之间的联系。

这些蠕虫使用异戊醇进行训练,异戊醇具有吸引人的气味。

正如巴甫洛夫对他的狗所做的那样,Zaslaver解释说,“我们饿死了他们一天,而不是敲响铃声,我们喷出的是一种蠕虫喜欢的气味,而不是喂养虫子。我们希望通过将这种气味与饥饿联系起来,蠕虫会从中了解到,从现在开始,这种令人愉快的气味标志着一种悲惨的情况。“

在这次训练后的第二天,科学家们给蠕虫喂食并再次喷洒酒精。

这些蠕虫迅速进入防御模式并开启了它们的压力保护基因。所有这一切都发生在他们遇到以前令人愉快的气味时。

“然而,当我们再次让蠕虫感到饥饿时,他们能够比在他们的联想学习训练之前更好地度过难关,”Zaslaver说。

加速他们的系统性压力反应计划最终增加了他们在面对随后的恶劣条件时的生存机会。

“在某种程度上,他们的PTSD帮助了他们,”他说。

令人惊讶的是,研究人员发现,新的气味记忆变得稳定。在食物存在下将受过训练的蠕虫暴露于气味中,当它们在6或24小时后再次受到攻击时,不会导致记忆消失。

Zaslaver说,使用秀丽隐杆线虫使研究人员能够“精确定位控制联想记忆的精确神经元”。“你很难看到一个神经元并说'这里,这里是记忆'!”

找到神经元后,Zaslaver及其同事随后用“战斗或飞行”神经元对基因进行基因工程改造,这些神经元可以通过在它们上面照射光线(一种称为光遗传学的方法)来激活,而不会将它们暴露于异戊醇气味中。

当含有饥饿记忆的神经元被激活时,蠕虫立即进入应激模式。

研究人员写道,生物体预测未来条件的能力“是生存的关键”。

“因此,唤起存储在个体感觉神经元内的压力记忆,使动物能够预测即将到来的可怕状况,并提供一个先发制人,以启动快速和保护性反应,最终提高动物健康状况。

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