沮丧的斑马鱼不再需要游泳了

在一个配备虚拟现实的房间里，沮丧的斑马鱼不再需要游泳了。他们一直在“游泳”，直到虚拟现实系统消除了与运动相关的视觉反馈。对于鱼来说，无论他们如何努力抚摸，它们似乎都在向后漂移。

首先，鱼更猛烈地捶打。霍华德休斯医学研究所Janelia研究园区的组长，神经科学家Misha Ahrens说，他们只是放弃了。“放弃是动物能够做到的一件非常重要的事情，”他说。如果没有能力阻止不起作用的行为，动物就会不必要地消耗能量。

Ahrens和他在Janelia的团队想要确定负责决定退出的神经元。研究人员观察了斑马鱼在挣扎时的大脑活动模式。但最清晰的信号并非来自神经元。在斑马鱼叫它退出之前出现的细胞实际上是胶质细胞，长期以来被认为在大脑中起支撑作用。

该发现于2019年6月20日发表在Cell杂志上，清楚地证明神经细胞以外的细胞可以进行影响行为的计算 - 这一发现令人惊讶，以至于该团队竭力验证其工作，Ahrens说。“我们很兴奋也非常怀疑，”他说。“我们挑战自己，试图反驳它。”不仅胶水

直到大约二十年前，科学家认为胶质细胞(来自希腊语的“胶水”)才为神经元提供支持和绝缘。但最近的研究已经开始揭示胶质细胞在加工过程中的新角色。现在，Ahrens，Janelia研究科学家Yu Mu和他们的同事--Davis Bennett，Mikail Rubinov和其他人 - 已经证明，在斑马鱼中，一种类型的胶质细胞可以计算出什么时候努力是徒劳的。

阿伦斯说：“最初的希望是，我们会找到驱动这种”放弃“行为的神经元。

先前在Janelia开发的全脑成像技术让研究人员在尝试游泳时观察鱼类的所有脑细胞，包括神经元和神经胶质细胞。然后，该团队比较了不同细胞对行为的影响。但令人惊讶的是，该团队难以识别明显影响游泳行为的特定神经元。穆说，格里亚是一个不同的故事。当动物停止尝试游泳时，某些神经胶质，称为放射状星形胶质细胞，在大脑的一部分增强了它们的活动。

神经元并非完全脱离循环：每次运动尝试失败时，某些神经元会将星形胶质细胞向上旋转，直到最后它们超过阈值并发出戒烟命令。那命令发给了一组不同的神经元，然后抑制了游泳。

“你可以把星形胶质细胞想象成有多少游泳比赛失败的反击，”穆说。这不是一项简单的工作：要告诉鱼什么时候放弃，胶质细胞必须监测运动尝试，注意反复失败，然后将“退出”信息发送给身体。

控制星形胶质细胞，改变行为为了验证星形胶质细胞的作用，研究人员首先使用激光仅杀死鱼在放弃时始终开启的那些。事实上，研究小组发现，缺乏这些细胞的鱼比游离星形胶质细胞的鱼继续挣扎游泳的时间要长得多。

接下来，该团队用团队可以控制的星形胶质细胞创造了鱼。研究小组发现，即使视觉环境没有弄乱它们，也要打开星形胶质细胞，让鱼停止游泳。虽然普通鱼很少停顿，但过度活跃的星形胶质细胞花费了一半以上的时间在失败中挣扎。阿伦斯说，总的来说，这些实验证实，径向星形胶质细胞确实可以控制停止游泳的决定。

该小组的下一步将是研究星形胶质细胞如何与神经元进行通信。Mu说，星形胶质细胞可以释放影响神经元行为的化学信使。“星形胶质细胞就像一把瑞士军刀。”穆想要确定他们部署的许多工具中的哪一个可以阻止非生产性的斗争。

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