为什么我们在罪点时冻结？哥伦比亚研究人员发现神经化学机制

在果蝇中行走的Serotonergic调节。

哥伦比亚研究人员发现产生飞行的惊人响应的机制，为我们被吓到时可能发生的线索。

果蝇的哥伦比亚大学学习已经鉴定了血清素作为一种触发身体的爆发反应的化学品，自动鹿角反射反射，以响应潜在的威胁瞬间冻结身体。今天的研究表明，当飞行经历其周围环境的意外变化时，例如突然的振动，血清素的释放有助于字面上 - 暂时 - 停止轨道上的飞行。

今天在目前的生物学中发表的这些发现提供了广泛的洞察力洞察令人愉快的响应生物学，这是一个在几乎所有迄今为止的动物中观察到的，从迄今为止的动物往来被捕鱼的普遍观察到的现象。

“想象一下，坐在你的客厅里和你的家人坐在你的客厅里 - 突然间 - 灯笼，哥伦比亚的昏暗的巫术脑神经大脑行为研究所和本文的高级作者。“你的回答和你的家人，会相同：你将停止，冻结然后搬到安全。通过这项研究，我们展示了苍蝇在其神经系统驱动器中快速释放的初始冻结。因为血清素也存在于人们身上，因此当我们惊吓时，这些发现揭示了可能发生的事情。“

使用Fringwalker的播出视频，该程序使科学家能够标记和追踪每一个飞的脚步的位置，从而构建它的步行步态的高分辨率图片。顶部：正常飞行距离左右25毫米/秒。底部：与刺激其VNC血清素神经元的飞行，使其速度减慢至15mm / s。

在大脑中，血清素与调节情绪和情感最密切相关。但之前关于苍蝇和脊椎动物的研究表明它也会影响动物运动的速度。哥伦比亚研究人员的初步目标是更充分了解化学物质如何完成这一点。

该团队首次使用Fronwalker分析了果蝇阶跃的果蝇，由曼恩和哥伦比亚物理学家Szabolcs Marka，博士学位开发的装置，追踪昆虫的步骤在一种特殊类型的玻璃上。在监测苍蝇如何移动之后，科学家操纵了血清素的水平 - 以及另一种称为多巴胺的化学品 - 在苍蝇的腹神经帘线（VNC）中，类似于脊椎动物脊髓。

它们的初始结果表明，在VNC中产生血清素的激活神经元速度下降，同时沉默那些相同的神经元速度飞动。额外的实验表明，血清素水平可能会影响昆虫的行走速度在各种条件下，包括不同的温度，当苍蝇饥饿时，或者在他们颠倒的时候，所有通常影响步行速度的情况。

“当苍蝇经历了快速的环境变化时，我们目睹了血清素的最大影响，”帕拉·霍华德，博士，博士学位的第一作者。“换句话说，当他们惊吓时。”

为了进一步调查，研究团队设计了两种情况，以引出苍蝇的震惊响应。首先，他们关闭了灯光：昆虫的全部停电。第二，他们模拟了地震。

为实现这一目标，科学家们与哥伦比亚·卢克曼研究所的先进仪表主任Tanya Tabachnik合作。Tabachnik的机械师和工程师团队与科学家合作，为他们的研究设计和建立定制的系统。对于这项研究，他们创造了一个微型飞型竞技场，栖息于专门的振动电机。调整电机强度产生了所需的地震效果。当研究人员暴露于苍蝇或地震场景时，他们也可以操纵飞行的生产血清素的能力。

“我们发现，当在这些场景中令苍蝇时，血清素就像紧急制动器一样;他们的释放需要冻结，并且这种反应的一部分可能是动物腿部联合的两侧的结果，“曼恩博士也是生物化学和分子生物物理学教授（在系统生物学中的HIGGINS教授）说）在哥伦比亚的Vagelos医师和外科医生。“这种共同收缩可能导致行走的短暂停顿，之后昆虫开始移动。”

“我们认为这暂停很重要，”霍华德博士补充说，“它可以让飞行的神经系统收集有关这种突然变化的信息，并决定它应该如何回应。”

有趣的是，即使飞行在两种情况下的响应是导致立即停顿时，它们的后续步行速度显着不同。

“在停电情景中惊吓后，飞行的步态缓慢而慎重，”霍华德博士说。“但地震导致苍蝇在初始停顿后更快地走得很厉害。”

虽然这些发现是果蝇的特异性，但是血清素和爆炸响应的u特异性为当在包括人的更复杂的动物（包括人）被吓起来时，提供了对化学和分子过程的线索。

前进，研究人员希望进一步调查血清素在运动中的作用，以及其他因素可能在剧中。

“我们的结果表明，血清素有可能与许多不同类型的神经细胞相互作用，例如导游运动和过程感官信息的潜力，”曼德博士说。“随着我们和其他人继续调查，我们希望开发一个详细的，分子蓝图，用于广泛应用于其他动物，甚至是人。”

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参考：克莱尔大E. Howard，Chin-Lin Chen，Tanya Tabachnik，Rick Hormigo，Pavan ramdya和Richard S. Mann，2019年11月27日，目前的生物学。
10.1016 / J.CUB.2019.10.042

该研究得到了国家卫生大学大脑倡议（1U01NS090514，1U19NS104655），哥伦比亚MD / PHD培训计划（GM007367），哥伦比亚神经科学计划（5T32NS065928）和瑞士国家科学基金会（31003A_175667）。

作者报告没有财务或其他利益冲突。