研究人员通过研究水螅的简单神经系统揭示食欲的进化起源

在进化的过程中，生物体逐渐发展出更为复杂的神经系统，以协调日益复杂的感觉、运动和认知功能并控制相关行为。

最近，不同的研究项目表明，即使是具有弥散神经系统的简单生物也能表现出复杂的神经行为，例如处理视觉信号或所谓的关联学习。

基尔大学动物学研究所细胞与发育生物学小组的研究人员正在研究一种这样的简单的多细胞生物——淡水水螅。

在之前的研究中，由托马斯·博世教授领导的合作研究中心(CRC)1182“元生物的起源和功能”研究小组发现了水螅的摄食行为与所涉及的神经元之间的联系。

研究人员确定了淡水水螅的某些神经群，它们控制着动物的张嘴等动作。在后续研究中，他们观察到，与饥饿的动物相比，喂食的动物对食物刺激的反应不同，进食后运动能力也下降。

下一步，研究人员希望了解水螅如何整合复杂的代谢状态(如饱腹感)，并据此改变其行为。在这项研究中，研究小组能够证明水螅的神经系统实际上可以“测量”内部代谢状态。

他们发现水螅有两个特定且间接相连的神经群，它们的活动会根据饱腹感而变化。与复杂得多的脊椎动物类似，一个神经群负责消化，另一个负责整合饱腹感和行为变化。

综合起来，这些发现可能暗示了中枢神经系统的早期阶段。CRC1182研究小组也活跃于合作研究中心1461“神经电子学”，他们在《细胞报告》杂志上发表了他们的新成果。

水螅的饱腹感会影响进食和相关行为

首先，研究人员调查了食物摄入对水螅摄食行为的直接影响。以天然食物喂养的动物在长达八小时的时间内对食物刺激的反应有限，并且张嘴速度明显变慢或根本不张嘴。

在额外的实验中，研究小组观察到了与食物摄入间接相关的进一步行为变化。“例如，喂食动物后，它们对光刺激的吸引力明显降低，对自然运动模式的抑制也同样强烈。

“一种可能性是，水螅会朝光亮处移动，寻找食物，就像翻筋斗一样。因此，饱腹感会抑制这些行为模式，因为吃饱的动物暂时不需要寻找食物，”细胞与发育生物学研究小组的研究员ChristophGiez博士说。

神经细胞的活动取决于内部代谢状态

接下来，基尔的研究人员将研究这些广泛的行为模式的神经元控制是如何进行的，以及是否可以在某些神经细胞的活动中检测到对代谢状态的“感知”。

“无论体腔内是否还有食物，外组织层中的特定神经群在进食期间都会显示频率增加。这种活动会随着时间的推移再次减少，直到动物再次恢复正常的进食行为，”Giez说。

动物内组织层中另一群神经的活动取决于动物消化道中是否存在食物。它们的激活似乎取决于食物成分的机械刺激。

研究人员开展了进一步的功能实验，以探究所谓的内胚层和外胚层中这两种神经群的活动与动物依赖于饱腹感的行为之间的联系。

当他们通过实验移除外胚层中的神经元时，动物就失去了运动和朝向光线的能力。另一方面，内胚层神经细胞与食物摄入和排泄直接相关。

“因此，我们可以推断，外胚层细胞群主要负责运动和刺激整合，”Giez说。“通过在简单系统中展示这种神经元亚功能化，我们能够证明水螅中的某些神经群已经能够承担与更复杂的神经系统中的神经群类似的中心功能。”

参与进食行为的神经群释放抑制性神经肽

最后，研究小组调查了与摄食行为相关的某些肽或神经递质在饥饿和饱食的水螅中是否会有不同程度的产生。

“我们发现某种神经肽在饱食动物中明显下调。我们已经知道这种神经递质还参与控制动物的翻筋斗式运动、收缩和调节其他刺胞动物的饱腹感，”Giez说。

这种肽仅由参与摄食行为的神经群产生，它可能在水螅的食欲调节中发挥重要作用，可能是通过在内层和外层神经群之间的间接通讯中发挥作用。

总体而言，CRC1182的研究人员能够将水螅的饱腹感的神经调节主要追溯到两个神经群，以及它们对一系列与进食相关的行为模式的影响。

“这证明淡水息肉的弥散神经网络这样一个非常简单的系统已经能够感知内部代谢状态这样复杂的东西，并能相应地调节相关行为。

研究小组负责人托马斯·博世教授说：“基于这些观察，我们将能够更多地了解这种调节在更复杂的生物体中是如何起作用的，从而逐步了解饥饿感的进化起源及其进一步的发展。”

　　免责声明：本文由用户上传，与本网站立场无关。财经信息仅供读者参考，并不构成投资建议。投资者据此操作，风险自担。 如有侵权请联系删除！