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科学家通过研究蠕虫的食物选择来了解年轻的大脑如何形成终生记忆

神经科学家科里·巴格曼实验室的成员花了相当多的时间观察蠕虫的移动。这些微小的生物,秀丽隐杆线虫,以土壤细菌为食,它们的生命取决于它们区分有毒微生物和营养微生物的能力。在最近的一项研究中,巴格曼和她的同事表明,处于第一个幼虫阶段的蠕虫可以了解有害细菌菌株的气味,并对这些气味产生厌恶,这种厌恶会持续到成年。

许多动物能够在出生后不久的关键时期留下重要的、终生的记忆。这种被称为印记的现象可以让新孵化的鹅与它们的妈妈建立联系,并使鲑鱼在产卵后能够返回它们的原生溪流。虽然人类的学习过程可能更加复杂和微妙,但科学家们早就知道,我们的大脑存储记忆并长期维持记忆的能力取决于记忆的获得时间和方式。

“就蠕虫而言,我们着迷地发现它们小而简单的神经系统不仅能够记住事物,而且能够形成长期记忆,”托斯顿·N·威塞尔教授兼该项目负责人巴格曼说。 Lulu 和 Anthony Wang 神经回路与行为实验室,以及洛克菲勒新成立的 Kavli 神经系统研究所的联合主任。“这引发了一个问题:不同生命阶段发生的学习过程是否在生物学上有所不同。”

在这项研究中,她和洛克菲勒研究生金鑫让幼年和成年蠕虫学会避开食物气味,并详细研究了产生这种经历记忆的神经回路。他们的研究结果今天发表在《细胞》杂志上,阐明了哪些神经元、基因和分子途径区分了这两种类型的记忆,为学习的神经生物学提供了新的前景。

刻印的厌恶感会持续一生

当成年线虫遇到致病细菌时,它们会向相反的方向移动来避开它,并且它们会在大约二十四小时内避开类似的细菌。但他们的记忆很快就会消失。

另一方面,幼虫会形成更持久的印象。研究人员让新生的蠕虫直接在病原体的草坪上孵化,并让它们在那里度过生命的前十二个小时——第一个幼虫阶段。(这些细菌使蠕虫肠道感染,但没有杀死它们。)然后,当蠕虫成年后再次遇到病原体时——三天后——它们逃跑了。没有在有毒细菌上孵化的蠕虫发现它们和无害细菌一样有吸引力。

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