來自加州大學(xué)舊金山分校的研究人員介紹了他們在果蠅幼蟲視覺神經(jīng)系統(tǒng)中的新發(fā)現(xiàn),，并提出了神經(jīng)細(xì)胞隨著環(huán)境變化而發(fā)生的兩個關(guān)鍵因素：cAMP途徑，以及另一之前未知的新分子,。這一研究成果公布在《科學(xué)》雜志上,。
領(lǐng)導(dǎo)這一研究的是著名的詹裕農(nóng)（Yuh-Nung Jan）葉公杼（Lily Yeh Jan）夫妻,，他們的主要研究方向是離子通道和神經(jīng)發(fā)育等方面,，不僅他們的工作得到了許多人的肯定,，并且從他們實驗室中也走出了多位華人科學(xué)家，其中包括獲得Science雜志“青年科學(xué)家獎”的時松海,，哥倫比亞大學(xué)楊建,，麻省理工學(xué)院的沈華智和北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院院長饒毅等等。
神經(jīng)生物學(xué)研究中的一個重要方向就是了解生物是如何建立和維持可靠,，并靈活的神經(jīng)環(huán)路的，神經(jīng)系統(tǒng)能夠隨著環(huán)境的變化而變化,，同時還能通過補償機制,，維持其穩(wěn)定性，比如突觸動態(tài)平衡,。
在這篇文章中,，研究人員發(fā)現(xiàn)果蠅幼蟲視覺系統(tǒng)中，感覺的變化能誘導(dǎo)大量突觸后神經(jīng)元中樹突分支結(jié)構(gòu)改變,，以及隨之而來的生理變化,。而且研究人員還通過遺傳學(xué)分析,，發(fā)現(xiàn)突觸后神經(jīng)元樹突多態(tài)性中依賴于環(huán)境的變化，能由cAMP和另外一中未知的細(xì)胞表面分子進(jìn)行調(diào)控,。這對于深入了解神經(jīng)系統(tǒng)隨著環(huán)境變化而變化的機制提供了新的資料,。
這一研究組曾以果蠅這種模式動物為基礎(chǔ)，獲得了多項重要的成果,，之前他們還發(fā)現(xiàn)了果蠅幼蟲的新奧秘：果蠅幼蟲的整個體壁都覆蓋著能夠感應(yīng)藍(lán)光和紫外線的神經(jīng)樹突,，這些神經(jīng)元所采用的光傳導(dǎo)機制與其他果蠅光受體分子截然不同。
生物與光線關(guān)系頗為密切,，生物趨光性就是生物對光刺激的趨向性,，比如在植物界，具有葉綠體的游走性植物中?？砂l(fā)現(xiàn),，動物也有趨光性，在沒有感受器分化的動物如草履蟲身上有所表現(xiàn),，但是多數(shù)動物是通過眼來感光的,，不過像是果蠅幼蟲的避光行為是感受光信號的初級感覺神經(jīng)元和次級視覺信息處理神經(jīng)元的信號傳遞處理行為。這種存在眼睛外的光感應(yīng)在很多動物中普遍存在,，不過通常局限于專門的器官,。
研究人員發(fā)現(xiàn)果蠅幼蟲的整個體壁都覆蓋著能夠感應(yīng)藍(lán)光和紫外線的神經(jīng)樹突，這些是其幼蟲的先天避光行為所必需的,。這些神經(jīng)元所用的光傳導(dǎo)機制與其他果蠅光受體分子截然不同,，但卻與在線蟲神經(jīng)元中所發(fā)現(xiàn)的一個系統(tǒng)相似，果蠅的這一機制有助于果蠅的自身保護(hù),。（生物谷 Bioon.com）
doi:10.1126/science.1207121
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PMID:
Light-Induced Structural and Functional Plasticity in Drosophila Larval Visual System
Yuan, Quan; Xiang, Yang; Yan, Zhiqiang; Han, Chun; Jan, Lily Yeh; Jan, Yuh Nung
How to build and maintain a reliable yet flexible circuit is a fundamental question in neurobiology. The nervous system hasthe capacity for undergoing modifications to adapt to the changing environment while maintaining its stability through compensatorymechanisms, such as synaptic homeostasis. Here, we describe our findings in the Drosophila larval visual system, where the variation of sensory inputs induced substantial structural plasticity in dendritic arborsof the postsynaptic neuron and concomitant changes to its physiological output. Furthermore, our genetic analyses have identifiedthe cyclic adenosine monophosphate (cAMP) pathway and a previously uncharacterized cell surface molecule as critical componentsin regulating experience-dependent modification of the postsynaptic dendrite morphology in Drosophila.
