动机的秘诀:神经电路如何驱使饥饿的个人能够达到峰值性能

果蝇脑的图像:洋红色表明苍蝇的突然突出。绿色突出显示的神经元使用信使八大胺从苍蝇的脑干传输信号。因此,绿色和白色颜色显示在苍蝇的大脑中的信号通路。

成功不是偶然的:达到你的目标,你需要坚持不懈。但动机在哪里来自?由慕尼黑技术大学(Tum)引领的科学家领导的国际研究人员现在已经确定了果蝇的大脑中的神经循环,这使得它们在寻找食物时尽力表现。

醋或水果的气味让水果苍蝇走得更快。要到达食物,他们跑到疲惫不堪。但尽管他们的努力,但他们没有任何更接近他们的目标:在生命科学学院的实验室的建立中,Weihentephan微小苍蝇的上半身是固定的,苍蝇在没有任何地方的情况下运行。

随着腿的运动,它们转动漂浮在气垫上的球。转弯速度显示神经生物学家Ilona C. Grunwald Kadow果蝇才能发现食物的努力。

用于测量果蝇的动机的设置。

“我们的实验表明,饥饿的辛勤速度不断增加他们的性能 - 它们每分钟达到9米。研究人员的报道,果蝇全部放弃了更快的速度。“这证明了甚至简单的生物展示耐力和毅力 - 现在,这些品质被认为是为人类和其他较高的生物保留。”

神经电路控制坚持不懈

与慕尼黑技术大学和Max-Planck-Countsitute of Frankfurt的Max-Plance Compountitute of Max-Plancure Comperence of Frankfurt,以及国际和跨学科的研究人员团队一起,Grunwald Kadow现在已经确定了一个神经循环在小苍蝇的大脑中,它控制这种坚持不懈。

由来自慕尼黑技术大学(Tum)的科学家领导的国际研究团队已经确定了果蝇的大脑中的神经元回路,使它们驱动到觅食期间的最大功率。图为Ilona C. Grunwald Kadow的教授德罗纳·格鲁瓦尔德·斯科河苍蝇般的刺激性实验。

研究人员调查了果蝇的动机并不是巧合。“这些苍蝇的大脑具有比人脑更少的神经细胞百万倍。这使得找出一个辛苦的神经元和如何“,教授解释了这一点更容易。“通过这种方式,我们能够理解神经电路的原理,这也形成了复杂脑功能的基础。”

神经元的力量

为了识别负责动机的神经电路,团队使用了各种技术:首先,创建了一种数学模型,其模拟外部和内部刺激的相互作用 - 例如醋和饥饿的气味。

在下一步中,Tum的神经科学家确定了与美国和英国同事合作的果实兴趣网络。借助电子显微镜以及体内成像和行为实验,这是实现的。

长途谈话:Ilona C.Grunwald Kadow教授,慕尼黑技术大学(Tum)和Julijana Gjorgjieva的代谢神经元治疗教授,用于在法兰克福的Max Planck脑研究所工作中工作的计算神经科学。

结果:兴趣的神经电路位于苍蝇大脑的学习和记忆中心。它由两种神经递质的多巴胺和八丁胺控制,辛胺与人类去甲肾上腺素有关。多巴胺增加了电路的活性,i。 e。增加动力;八百辛会降低努力的意愿。

“由于这些神经递质和相应的电路也存在于哺乳动物的大脑中,我们假设类似机制决定是否继续或停止”,结论是神经生物学家。从长远来看,研究人员希望他们的发现将有助于理解为什么神经元和脑中的信使物质的相互作用,例如,上瘾者失去了控制。

参考:“通过Sercan Sayin,Jean-Francois de Backer,K.P.Siju,Marina E. Wosniack,Laurence P. Lewis,Lisa-Marie Frisch,Benedikt Gansen,Philipp Schlegel,Amelia Edmondson-Stait,Nadiya Sharifi,Corey B.Fisher,Steven A. Calle-Schuler,J. Scott Lauritzen,Davi D. 。Bock,Marta Costa,Gregory SXEJefferis,Julijana Gjorgjieva和Ilona C. Grunwald Kadow,2019年8月27日,Neuron.doi:
10.1016 / J.NEURON.2019.07.028

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