跟随盐连接盐浓度和蛔虫的运动

东京大学的AyakaMatsumoto和YuichiIino领导的联合研究表明，盐浓度的暂时降低会导致蛔虫颈部运动神经元的激活，但仅限于其活动的特定阶段。

激活将蛔虫的轨迹调整为更高的盐浓度。这一发现查明了蛔虫整合感觉和运动信息的神经机制，这是了解更复杂动物的导航神经机制的第一步。研究结果发表在《美国国家科学院院刊》杂志上。

人类文明花了数千年的时间集中精力来建造(某种程度上)自动驾驶汽车。然而，即使是最简单的动物也可以整合有关其环境的感官信息并相应地调整其运动。因此，感觉信息和运动控制的整合是生物学家可以解决的最基本的问题之一。

这正是研究小组决定使用一种名为秀丽隐杆线虫的蛔虫进行的研究。线虫总共302个神经元被完全绘制出来，使得操纵和观察单个神经元的作用成为可能。

“蛔虫通过缓慢弯曲向盐浓度较高的区域移动，”该论文的第一作者松本解释道。“为了控制这种弯曲行为，蛔虫需要检测垂直于其运动路径的盐浓度。然而，它们只有一个单点‘传感器’，这使得它们无法检测太空中的盐浓度。因此，蛔虫必须处理盐浓度的时间变化才能识别首选一侧。”

为了研究这一假设，研究小组使用了“头部摆动芯片”，这是一种允许蠕虫自由移动头部的微型装置。然后，研究人员观察了“夹”在该装置中的动物如何对盐浓度的增加或减少做出反应。

蛔虫通过收缩沿着身体长轴延伸的肌肉来移动。结果，它们的头部在胃(腹侧)和背部(背侧)的方向之间来回摆动，最终更加弯曲地朝着它们打算行进的方向。

在这里，研究人员发现，降低盐浓度仅在其活动的特定阶段激活背颈神经元SMBD，并且其活动与颈部摆动密切相关。SMBD响应盐浓度降低而激活的时间与颈部向腹侧弯曲的时间相对应。这表明SMBD检测到身体腹侧的盐浓度较低。

此外，研究小组还发现，在颈部向腹侧弯曲期间人工激活SMBD会使随后的腹侧颈部弯曲更浅。结合他们的结果，研究小组推断SMBD不仅可以检测盐浓度的变化，还可以抑制颈部向浓度较低的一侧弯曲。因此，它会将蠕虫引向更高的盐浓度。

“尽管我们发现SMBD神经元整合了感觉和运动信息，但整合的分子机制仍然未知，”松本在谈到未来的研究时说道。

“因此，我们对SMBD神经元在感知盐浓度变化和颈部运动时内部发生的情况感兴趣。此外，我们希望在导航过程中同时观察大脑中所有神经元的活动。”