在传统神经科学中,运动控制通常被理解为兴奋性神经元激活动作,而抑制性神经元则负责动作的抑制,形成“油门与刹车”的简单逻辑。然而,加州大学圣塔芭芭拉分校(UCSB)最新研究挑战了这一经典观点。
该研究发表于2024年《eLife》期刊,揭示了果蝇神经系统中特定抑制性神经元不仅能够抑制运动,还能通过精确的“刹车与松闸”机制,主动生成并协调果蝇梳理身体时的节律性肢体运动。研究发现,这些抑制性神经元通过对拮抗肌群交替抑制与释放,实现肢体的往复运动,无需每个动作都依赖兴奋性信号驱动。
核心发现与机制:
研究团队基于2024年发布的果蝇全脑连接组图谱(包含约13.9万个神经元和5000万个突触),深入解析了从感知刺激到肢体运动的神经回路。结果显示,抑制性神经元通过交互抑制(reciprocal inhibition)机制,在拮抗肌群间建立高效节律控制系统。此外,研究区分了“专家型”与“通才型”抑制神经元:前者负责精细的关节运动控制,后者则如“宏指令”般触发跨关节复杂协调动作,显著提升行为效率。
科学意义:
该研究不仅揭示了昆虫神经系统处理复杂行为的“隐藏数学”,还为仿生机器人设计提供了新思路,即通过简单局部抑制规则实现机械肢体流畅协调的运动。未来,研究团队计划进一步探讨神经系统如何实现不同复杂行为(如行走与梳理)间的无缝切换。
参考文献:
Syed, D. S., Ravbar, P., & Simpson, J. H. (2024). Inhibitory neurons drive rhythmic grooming movements in Drosophila. eLife. DOI: 10.7554/eLife.95536
Syed, D. S., Ravbar, P., & Simpson, J. H. (2024). Inhibitory neurons drive rhythmic grooming movements in Drosophila. eLife. DOI: 10.7554/eLife.95536