在具有分节身体、关节骨架和附肢的动物出现之前，海洋中主要分布着软体无脊椎动物，如海蛞蝓。最近的一项研究发现，负责海蛞蝓运动的大脑结构与具有分段身体、关节骨骼和附肢的更复杂的生物之间存在相似之处。

【资料图】

根据发表在《神经科学杂志》上的这项研究，研究结果表明，昆虫、甲壳动物、甚至像哺乳动物这样的脊椎动物并没有创造一套完全独立的神经回路来控制分段身体部位的运动，而是调整了一个神经元网络，一个模块，在更简单的生物体内指导运动和姿势。

领导这项新研究的伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校分子和综合生理学教授Rhanor Gillette说："海蛞蝓可能仍然有那个模块，一个被称为"A群"的小型神经元网络，到目前为止有23个神经元被确认。"

他说："我们在这项研究中解决的问题是，我们在海蛞蝓和更复杂的生物之间看到的相似性是否是独立进化的，或者那些具有分割的身体部分和附属物的生物是否可能从一个软体的双边共同祖先那里继承了它们的基本神经回路，"。

为了回答这个问题，Gillette和他的同事，即前研究生科林-李和杰弗里-布朗对海蛞蝓的运动进行了录像，并将这些数据与记录的对刺激海蛞蝓大脑中的神经和特定神经元的反应相结合。

从左起，博士生Colin Lee、分子和综合生理学教授Rhanor Gillette和他们的同事发现了指导海蛞蝓运动的神经回路与更复杂的动物如哺乳动物之间的相似之处。

"我们研究的掠食性海蛞蝓Pleurobranchea californica使用其脚上的纤毛来爬行，在分泌的粘液中划动，"Gillette说。"对于朝向或远离刺激的姿势，它只需缩短其身体的一侧，并通过疯狂的摇摆游泳逃离其他捕食者--所有这些都是由A群驱动的。"

Gillette实验室以前的研究表明，Pleurobranchaea每次在野外遇到另一种生物时都会进行成本效益计算。如果它非常饥饿，控制其攻击和进食行为的神经元处于高度兴奋状态，它几乎会去追逐任何闻起来像食物的东西。在其他情况下，它将什么也不做，甚至主动回避刺激。

"如果它不需要食物，并能避开被其吸引的其他鱼，这是一个好主意，"Gillette说。"所有这些行为都涉及A群如何与行动选择相协调。"

Gillette说，在哺乳动物中，一个特殊的后脑模块被称为网状系统，它能翻译来自高级大脑区域的动作选择的具体指令，用于姿势和运动。然后该区域将运动指令下发到脊髓，以最终传输给肌肉。特别是，网状系统依靠产生血清素的关键神经元来控制姿势和运动的身体运动。新的研究发现海蛞蝓的A群中类似的产生血清素的神经元正在驱动追赶、回避和逃跑等行为。在它们的相对简单性方面，海蛞蝓在许多方面类似于今天复杂动物的预期简单祖先。在复杂动物的神经系统中发现的行动选择、将选择转化为运动指令以及运动模式生成的所有主要电路模块在较简单的软体海蛞蝓中也是可以识别的。

这项研究提供了第一个证据，表明在具有复杂身体和行为的动物中驱动运动的电路"在较简单的腹足类软体动物中具有密切的功能相似性，并且可能具有共同的继承性。