分子細(xì)胞生物學(xué)和神經(jīng)生物化學(xué)教授Alexander Gottschalk團隊的Wagner Steuer Costa幾年前巧妙地發(fā)現(xiàn)了睡眠神經(jīng)元RIS-與其他群體同時發(fā)現(xiàn)。為了理解叢中個體神經(jīng)元的功能，研究人員使用基因工程使它們產(chǎn)生光敏蛋白。利用這些“光開關(guān)”，可以使用特定波長的光輻射在透明蠕蟲中激活或關(guān)閉神經(jīng)元。“當(dāng)我們看到當(dāng)這種神經(jīng)元被光線刺激時，蠕蟲就會凍結(jié)，我們感到非常驚訝。這是一項耗時數(shù)年研究的開始，”Gottschalk回憶道。

RIS神經(jīng)元使秀麗隱桿線蟲在活躍數(shù)分鐘或數(shù)小時后進(jìn)入睡眠狀態(tài) - 例如在角質(zhì)層(分泌形式的皮膚)脫落之后，這是動物發(fā)育過程中的過程。它也會睡覺，以便在經(jīng)歷細(xì)胞壓力后恢復(fù)。另一方面，神經(jīng)元用于在運動期間阻止蠕蟲 - 例如，如果它想要改變方向或避免危險。然后神經(jīng)元減慢動物的運動速度，以便有時間決定是否繼續(xù)爬行。在這種情況下，神經(jīng)元僅活躍幾秒鐘。“這種停止神經(jīng)元最近才被發(fā)現(xiàn)。這是蠕蟲中的第一種，”Gottschalk解釋道。

有趣的是，RIS神經(jīng)元的軸突顯然是分支的，兩個分支具有不同的功能，因此RIS不僅減慢運動而且還可以引入向后運動。Gottschalk及其合作伙伴，歌德大學(xué)的Ernst Stelzer教授，維爾茨堡大學(xué)的Sabine Fischer教授，納什維爾的美國范德比爾特大學(xué)和KU Leuven的研究人員在本期自然通訊雜志上報道了這一情況。

“我們認(rèn)為具有雙重功能的神經(jīng)元存在于許多簡單的生命形式中，例如蠕蟲。在進(jìn)化過程中，它們被分配到大腦中的兩個不同系統(tǒng)并進(jìn)一步發(fā)育，”Gottschalk說。這個主題肯定會在蠕蟲的其他神經(jīng)細(xì)胞得到更好理解后再次發(fā)現(xiàn)。“ 秀麗隱桿線蟲的神經(jīng)系統(tǒng)可以被視為一種進(jìn)化試驗床。如果它在那里起作用，它將再次被使用，并在更復(fù)雜的動物中進(jìn)一步精制。”

RIS的雙重功能的發(fā)現(xiàn)也是如何通過神經(jīng)肽和神經(jīng)調(diào)節(jié)劑的“無線”網(wǎng)絡(luò)另外操作永久連接的神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的示例。這使得能夠在單個解剖網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)多個功能網(wǎng)絡(luò)，極大地增加了蠕蟲大腦的功能，并且非常經(jīng)濟。“不應(yīng)再說蠕蟲神經(jīng)元很簡單。通常，它們可以比哺乳動物神經(jīng)元更多，”Gottschalk說。