近日,日本自然科学研究机构生理学研究所的科学家利用斑马鱼模型证实,当动物大脑因信息不明确而同时发出两个相反指令时,脊髓中的神经细胞会充当“调度员”,优先选择先到达的指令并抑制后到的指令,从而确保身体做出协调一致的反应。该研究成果发表于《美国神经科学学会杂志》。
研究团队在斑马鱼幼鱼(体长约4毫米)体内植入绿色荧光蛋白(GFP)以实时观察神经活动。在不设置障碍物的情况下从下方给予刺激,发现10次中有7次大脑能清晰判断并发出单一指令(向左或向右逃逸)。而在其余3次中,大脑因情况不明几乎同时发出“向左逃”和“向右逃”两个相反指令。此时,脊髓神经细胞以约0.002秒的时间差优先选择先到达的指令并传递至肌肉,同时拦截后到达的指令,使斑马鱼仍能迅速确定逃逸方向。
当研究人员通过人工手段干扰脊髓神经细胞功能后,大脑发出的两个相反指令直接传至肌肉,导致反应障碍:斑马鱼要么无法选择方向,要么身体蜷缩,或出现上半身向右、下半身向左的分离运动状态。
研究人员指出,哺乳动物等高等动物可能具备类似的神经调控机制,但具体细节仍需进一步实验验证。这一发现为理解运动协调和神经冲突解决提供了新视角,可能对脊髓损伤、运动障碍等疾病的机制研究具有启示意义。