動物依賴特化的機(jī)械感受器官和神經(jīng)元感知外界環(huán)境中的機(jī)械力信號，如觸覺、聲音、質(zhì)地硬度等,。黑腹果蠅利用唇瓣上的機(jī)械感覺毛判斷食物表面硬度，起始取食行為,。除了取食硬度感知,，果蠅選擇產(chǎn)卵地點(diǎn)時需要利用多個感覺器官，如足,、唇瓣和產(chǎn)卵器判定產(chǎn)卵基質(zhì)的硬度,，并終決定產(chǎn)卵決策行為。相較于取食過程中的硬度感知,，產(chǎn)卵地點(diǎn)的硬度識別是一個更為復(fù)雜,，且包含多個機(jī)械力感覺步驟的過程，但負(fù)責(zé)機(jī)械力感知的神經(jīng)機(jī)制仍待詳細(xì)研究,。 

     2020年7月9日,，清華大學(xué)生命學(xué)院、IDG/麥戈文腦科學(xué)研究院張偉研究員在《當(dāng)代生物學(xué)》（Current Biology）雜志上在線發(fā)表題為“平行機(jī)械感受信號通路介導(dǎo)果蠅產(chǎn)卵決策行為”（Parallel Mechanosensory Pathways Direct Oviposition Decision-Making in Drosophila）的研究長文,，報道了關(guān)于動物感知機(jī)械力神經(jīng)機(jī)制的新研究結(jié)果,。 

    利用遺傳學(xué)篩選、行為學(xué)測定,、光學(xué)成像以及神經(jīng)環(huán)路標(biāo)記方法,，這項(xiàng)研究鑒定了三條平行的機(jī)械力感受通路，分別表達(dá)不同的機(jī)械感受受體,，終介導(dǎo)果蠅選擇低硬度區(qū)域產(chǎn)卵,，且該編碼機(jī)制*不同于已報道的取食硬度感受機(jī)制模型。該研究有助于加深機(jī)械力感受分子和細(xì)胞機(jī)制的理解,，促進(jìn)解析神經(jīng)編碼的復(fù)雜性,，特別是為下游中樞神經(jīng)系統(tǒng)信號整合機(jī)制的探究奠定基礎(chǔ)。 

    作者設(shè)計(jì)了一種雙選產(chǎn)卵裝置，內(nèi)部含有兩種不同濃度的瓊脂糖溶液,，模擬兩個不同的產(chǎn)卵基質(zhì)硬度,。根據(jù)二者的硬度差異范圍，分成細(xì)微,，弱和中等三個測試區(qū)間,。行為學(xué)結(jié)果顯示果蠅能夠偏好低硬度區(qū)域產(chǎn)卵，且偏好強(qiáng)度與差異范圍相關(guān),。接下來,，通過切除不同的機(jī)械感受組織器官和篩選不同機(jī)械敏感離子通道突變體，發(fā)現(xiàn)細(xì)微范圍的感受主要依賴唇瓣的Iav-Gal4和Nan-Gal4標(biāo)記的神經(jīng)細(xì)胞（sd-L）,。 

    進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),，在NompC-Gal4標(biāo)記的跗節(jié)神經(jīng)元內(nèi)特異性敲降Nan表達(dá)水平后引起響應(yīng)大硬度差異范圍的行為反應(yīng)表型，這些證據(jù)證明足部跗節(jié)Nan+/NompC+感受細(xì)胞介導(dǎo)對弱和中等硬度范圍內(nèi)的低硬度選擇,。后,，作者發(fā)現(xiàn)表達(dá)在足部跗節(jié)的Piezo蛋白僅參與感受弱硬度范圍，而不影響中等范圍的行為反應(yīng),?？偨Y(jié)下來，該研究工作使我們加深了對于動物感知和編碼外界機(jī)械力刺激神經(jīng)基礎(chǔ)的理解,，為闡明中樞神經(jīng)系統(tǒng)處理外周機(jī)械信號的神經(jīng)環(huán)路機(jī)制奠定基礎(chǔ),。 

    清華大學(xué)生命學(xué)院博士后張立偉和清華-北大生命科學(xué)聯(lián)合中心2017級博士生余潔為本文共同的作者，張立偉博士和張偉研究員為本文共同通訊作者,。該研究工作得到國家自然基金委,、北京市科委和清華-IDG/麥戈文腦科學(xué)研究院“Brain+X”種子基金的資助。張偉課題組受到清華-北大生命科學(xué)聯(lián)合中心和清華-IDG/麥戈文腦科學(xué)研究院的支持,。

                           ------  文章摘自  生物通  ------