美国科学研究人员揭示大脑如何开启先天行为

    据eurekalert网站报道，美国加州大学研究人员在大脑是如何控制先天行为的理解上取得突破性进展。这项发现在未来控制动物新行为和智能机器人上有应用前景。先天或“本能”行为是天生的而不需要学习或预先的行为经验，例如求偶及性行为、逃生和防卫动机以及侵略性等。

    使用普通果蝇作为生物模型，研究员通过试验发现先天行为是被一种“命令”荷尔蒙所激发，这种荷尔蒙是由大脑中非连续肽神经元所编辑合成。肽神经元是一种大脑细胞，它通过释放微小蛋白质与其它大脑细胞和身体通信。

    研究员报告说那种命令荷尔蒙被称为蜕化－触发荷尔蒙或ETH，以逐步的方式激活大脑中非连续肽神经元，是果蝇能够执行明确的行为次序。研究人员提议说，相似的机理能够解释其它动物甚至人类的先天行为。

    这一研究结果出现在这周《当今生物学》杂志的封面文章中。

    与这份报告的首席作者，生物细胞学、神经学及昆虫学教授迈克尔?亚当斯一同工作的昆虫学无条件响应部门研究员金永俊表示说：“根据我们的知识，我们是第一个描述循环荷尔蒙是怎样通过引导大脑化学成分的有程序释放来激发先天行为的一连串动作。”他说：“众所周知的这些行为（例如性行为以及相关的侵略、逃生和防卫）由大脑来编程，并全部存放于基因中。我们发现不仅先天行为的每一步都与大脑中神经元的非连续行为完全吻合，而且特定的肽神经元在每一精确的时间被激活，导致行为次序中每一连续动作的发生。”

    在他们的试验中，通过艺术成像技术的帮助，研究员可以看到果蝇大脑中神经元被激活发光的状态。研究人员特别集中于节肢动物，例如昆虫的研究。昆虫的一生要经历多种进化阶段，每一步转化都要蜕皮。蜕皮过程中新的外骨骼（或外表皮）形成，而老的外骨骼则蜕去。昆虫的蜕皮行为是一种先天行为的表现形式，由3个明显的阶段组成，耗时总共大约100分钟。

    首先，研究员描述了蜕皮的顺序，这是一种昆虫脱离它们旧外骨骼的先天行为。并且研究显示出昆虫的这种行为在血液中出现蜕化－触发荷尔蒙后不久就开始进行。研究员随后演示了注射这种荷尔蒙到动物体内能产生相同的行为。为了调查这一荷尔蒙诱发行为的内在机理，他们运用实时成像技术在每一特定时段显示非连续肽神经元的活性。不同活性对应于行为次序中的每一连续阶段。研究人员通过使用基因工具杀死特定脑神经元来取消或改变行为阶段的试验表现确定了他们的研究结果。

    “我们的结果不仅适用于昆虫，而且一般情况下，它们也可能帮助我们理解一些问题：哺乳动物的大脑是怎样控制它们行为的，大脑和身体是怎样调度行为事件，”领导该研究小组的亚当斯说，“通过理解先天行为是如何与大脑联系，人们有可能来控制这些行为，改变它的次序、延迟甚至是消除它。总之，所有的这些涉及伦理问题的技术，不管科学家们是否应该或是否愿意，都能在未来用这种方式控制生物的行为。

    果蝇试验是一个帮助人们理解人类疾病和遗传学的有力工具和实验室经典模型，因为它与人类共享很多基因和生物化学途径。