当阿根廷布宜诺斯艾利斯大学生理学、细胞和分子生物学教授Lidia Szczupak发现自己的科学研究陷入困境时，她将目光投向了医用水蛭（Hirudo verbana），希望借此找到突破口。

此前，Szczupak教授一直致力于研究神经元如何塑造蟾蜍快慢肌纤维的特性。然而，这项工作进展艰难。“那是一段相当失败的经历，”Szczupak教授回忆道。研究需要从野外捕获的动物身上解剖纤维进行细胞培养，但培养物经常受到污染，导致研究停滞不前。“那是一个非常低谷的时期，”她坦言，对当时的挫败感记忆犹新。

转机出现在她遇到斯坦福大学神经科学家、著作《水蛭神经生物学》（“Neurobiology of the Leech”）的作者John Nicholls之后。Nicholls教授在书中提出，这种无脊椎吸血动物是研究运动神经基础及其他复杂现象的有用模型。Nicholls的启发促使Szczupak参加了海洋生物学实验室关于水蛭的课程。一旦确信这种环节动物的巨大潜力，她便毅然改变了研究模型。

水蛭的身体结构独特，拥有21个中段神经节，每个神经节都包含一套独立的感知和运动神经元。“每个节段都与下一个节段完全相同，”Szczupak教授解释道。此外，“水蛭的运动模式非常清晰，神经元巨大且易于研究。”这种身体和运动计划的简洁性，使得研究人员能够直接地干扰神经元和神经回路，从而揭示它们如何对运动产生贡献。

例如，Szczupak教授发现，即使没有大脑或感觉输入，单个神经节也能产生节律性运动活动，并能相互协调，形成一个驱动整体运动的全局网络。然而，运动也受到局部控制：她和她的团队今年早些时候报告称，每个节段都利用抑制性输入来调节运动神经元的活动，从而塑造爬行过程中的特定阶段。

Szczupak教授在接受《The Transmitter》采访时，详细阐述了水蛭如何保持平衡、它们不依赖大脑的运动方式，以及其简洁性对神经科学的独特价值。

《The Transmitter》：是什么让水蛭成为研究神经系统的良好模型？

Lidia Szczupak：水蛭的特殊之处在于它具有非常清晰的运动模式，可以在单个节段层面进行研究，因为一个节段的活动与下一个节段相同。当你获得一个节段的信息时，你就获得了整个生物体的信息。然而，为了让动物生存并在环境中移动，它必须协调这些节段。

TT：您对运动控制的哪个具体方面感兴趣？

LS：水蛭通过在水中游泳或在表面爬行来移动。为此，动物必须产生一种运动模式，即每个节段都需要伸长和收缩。它在一个节段上这样做，但随后必须以前后方向进行协调，以便整个动物以协调的方式收缩和伸长。我研究的是神经系统如何协调这些信号，从而使动物能够移动。

TT：您对水蛭如何移动有什么发现？

LS：动物在组织运动时会考虑保持平衡的必要措施。它会伸长身体的前部，但将重心留在后部，直到它达到一个感到安全的位置，然后才移动重心。动物并非仅仅机械地伸长和收缩，它在重复运动时并非没有其他考量。

TT：神经系统如何协调这种运动？

LS：人们可能会认为大脑会协调所有神经节。但我们发现情况并非如此。许多协调信号是由不依赖大脑的神经节链产生的。然后，这些产生协调的信号会向前和向后发送。尽管动物的运动是从前向后推进的，但似乎是前部神经节在告诉后部神经节该做什么，而后部神经节也会告诉前部神经节：“在我完成之前，不要开始你的运动。”

TT：水蛭研究领域规模如何？这些动物还用于解决哪些其他问题？

LS：在我接受博士后培训时，这个研究群体虽然规模不大，但非常活跃。不幸的是，如今使用水蛭研究神经生理学原理的实验室数量非常非常少。许多研究人员已经退休，包括我的博士后导师William Kristan。墨西哥有一个团队正在研究细胞如何释放神经递质，但这很困难，尤其是在缺乏遗传工具的情况下。目前，整个科学研究都非常困难；用水蛭进行科学研究则更加困难。

TT：哪些工具能帮助水蛭研究人员？

LS：一个巨大的进步将是能够让神经元表达钙传感器，这在果蝇（Drosophila）中是微不足道的——你可以让任何细胞表达钙传感器。但在水蛭中，这非常困难，因为它们的胚胎非常小，从未在茧外培养过，这使得向它们注射试剂变得困难。

TT：您认为水蛭能为神经科学提供什么？

LS：如果你想真正理解网络如何运作，你需要一种能够以非常直接的方式验证你的假设的动物模型。我们今天在神经科学中拥有的工具在收集大量神经元信息方面非常强大，但这就像去咖啡馆，放置声音传感器，然后试图从多重对话的噪音中理解社会在谈论什么。而在水蛭中，你可以坐在桌边，直接倾听对话的内容。