中研院破解腦迴路之謎 以果蠅找到飢渴動機

是誰操控你飢渴的慾望?中央研究院分子生物研究所助研究員林書葦組成跨國研究團隊,解密果蠅腦中的神經迴路,首次發現一種神經傳導物質,影響果蠅覓水或覓食行為,解開了渴、餓訊號在腦中相互作用的神經機轉,有助於了解更複雜的人腦。此研究成果已於今年12月發表在《自然: 神經科學》(Nature Neuroscience)。

林書葦表示,當人們口渴與肚子餓的時候,腦中會產生一種無形的驅力,讓我們想喝水或吃東西,心理學上稱這樣的內在驅力為「動機」。果蠅和人一樣,行為受到渴和餓的調控,果蠅只有在渴的時候會去尋找水源,只有在餓的時候對食物有反應。

林書葦提到,動機系統在腦迴路中究竟是以什麼樣的形式存在、如何控制我們的行為、影響我們對外界刺激的反應,迄今仍是未解之謎,必須先找出與動機系統有關的神經元及腦迴路。

林書葦的團隊成員,也包含中研院國際研究生學程博士生芭雅希(Bhagyashree Senapati)。跨國團隊透過研究發現,果蠅大腦裡的LHLK神經細胞釋放的神經傳導物質leucokinin,同時是渴與餓的訊號。當果蠅口渴時,由於渴神經元屬於抑制性的神經細胞,像一道關閉的門,會抑制覓水行為,但leucokinin能抑制其活性,打開通道,使果蠅追尋與水有關的氣味。

研究團隊也發現,果蠅飢餓時,leucokinin也會被釋放,此時則是活化另一群餓神經元,驅動覓食行為。餓的果蠅之所以不找水喝,在於大腦會釋放另外兩種神經傳導物質,也就是血清素(serotonin) 和dNPF,作用是抵銷leucokinin對渴神經元的抑制,致使渴神經元持續抑制覓水行為。

林書葦表示,人類許多神經疾病,如憂鬱症、厭食症、成癮症等,都和腦內的動機系統有關。相較於人腦有1000億顆神經細胞,果蠅的大腦只有10萬個神經細胞,功能卻一應俱全。這次研究利用果蠅探討渴、餓訊號在腦迴路中的運作,盼找出果蠅大腦中與動機有關的神經迴路機制與神經傳導物質,有助於了解更複雜的人腦,為相關疾病找出成因及可能的治療方式。

旺報 李侑珊

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