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    十一月二十一日的Nature雜志上發(fā)表了一項新研究，顯示果蠅觸須中相鄰的嗅覺(jué)神經(jīng)元可以相互阻斷，即使二者并沒(méi)通過(guò)突觸直接相連。這種通訊手段被稱(chēng)為ephaptic coupling，神經(jīng)元通過(guò)電場(chǎng)使其鄰居沉默，而不是通過(guò)突觸傳遞神經(jīng)遞質(zhì)。

    “Ephaptic coupling這一理論已經(jīng)有很長(cháng)的歷史，不過(guò)人們還不清楚這種相互作用如何影響真實(shí)的生物行為，”領(lǐng)導該研究的耶魯大學(xué)生物學(xué)家John Carlson說(shuō)。“這一領(lǐng)域還是一塊處女地。”

    2004年法國國家農業(yè)科學(xué)研究院INRA的Jean-Pierre Rospars就曾預測，這類(lèi)神經(jīng)元可能存在于果蠅的感覺(jué)器官。黑腹果蠅（Drosophila melanogaster）觸須中的嗅覺(jué)神經(jīng)元位于充滿(mǎn)液體的sensilla感受器。每個(gè)感受器包含二到四個(gè)神經(jīng)元，這些神經(jīng)元分別對應不同的氣味，并且以特定方式組合起來(lái)。“例如草莓味神經(jīng)元總是與梨味神經(jīng)元搭配在一起，”Carlson說(shuō)。“這些神經(jīng)元都很有特色，正因如此我們才能夠了解其組合形式。”

    Carlson的學(xué)生Chih-Ying Su針對ab3感受器進(jìn)行了研究，這種感受器包含兩個(gè)神經(jīng)元：對水果己酸甲酯敏感的ab3A，和檢測香蕉味2-庚酮的ab3B。研究人員將果蠅暴露在穩定的己酸甲酯氣流中時(shí)，A神經(jīng)元保持活性。隨后研究人員吹入短暫的2-庚酮氣流，B神經(jīng)元開(kāi)始峰放電，而A神經(jīng)元突然關(guān)閉，反之亦然。Su發(fā)現同樣的現象也發(fā)生在果蠅另外四種感受器和瘧蚊Anopheles gambiae的一種感受器中。

    盡管感受器中的神經(jīng)元并不通過(guò)突觸相連，但它們之間存在著(zhù)明顯的相互作用。Su進(jìn)行了進(jìn)一步實(shí)驗來(lái)驗證這一點(diǎn)，他采用了阻斷突觸通訊的化合物，發(fā)現盡管相鄰神經(jīng)元的峰放電模式并不協(xié)調，盡管切斷了觸須與任何中樞神經(jīng)的聯(lián)系，這些神經(jīng)元還是可以相互抑制。這些神經(jīng)元很可能通過(guò)周?chē)囊后w來(lái)通訊，當一個(gè)神經(jīng)元被激活時(shí)，它生成電場(chǎng)直接改變了通過(guò)另一神經(jīng)元的離子流，并關(guān)閉了其電活動(dòng)。

    人們曾經(jīng)在大鼠小腦中的神經(jīng)元（Purkinje cell浦肯野細胞）發(fā)現過(guò)ephaptic coupling現象，不過(guò)沒(méi)人知道這種相互作用有何影響，而現在研究顯示這類(lèi)作用足以影響果蠅的行為。

    隨后研究人員對另一種感受器進(jìn)行了研究，這種感受器中的一個(gè)神經(jīng)元吸引著(zhù)果蠅對蘋(píng)果醋的注意力，而另一個(gè)神經(jīng)元讓果蠅規避二氧化碳。Su阻斷了醋味神經(jīng)元的信號傳導，使果蠅不被醋所吸引，但仍保持果蠅對二氧化碳的厭惡。隨后他把這些果蠅放到迷宮中，迷宮的兩條路都有二氧化碳，不過(guò)其中一條也有醋味，這時(shí)果蠅會(huì )選擇有醋味的路。但在沒(méi)有二氧化碳的情況下，果蠅并不會(huì )選擇有醋味的道路。研究指出，盡管切斷了果蠅醋味神經(jīng)元與大腦的聯(lián)系，這種神經(jīng)元依然可以抑制附近的二氧化碳神經(jīng)元，當空氣中同時(shí)含有兩種化合物時(shí)，果蠅不再排斥二氧化碳。

    這項研究可能徹底改變人們對化合物感知的理解，例如嗅覺(jué)和味覺(jué)。多年以來(lái)，人們認為大腦負責整合各種神經(jīng)元的應答，而神經(jīng)元負責檢測不同化學(xué)物質(zhì)。而這項研究顯示，果蠅神經(jīng)元能夠通過(guò)ephaptic coupling在信號傳到大腦之前處理嗅覺(jué)信息。

    同樣的情況也可能存在于人體內，舉例來(lái)說(shuō)，我們味蕾中神經(jīng)元的組織形式就與果蠅感受器類(lèi)似。在我們享用食物時(shí)，是否發(fā)生著(zhù)ephaptic coupling呢？“這一啟示很有趣，我希望人們能在這方面進(jìn)一步深入研究，”Carlson說(shuō)。

    Carlson指出，這項發(fā)現也具有實(shí)用價(jià)值，傳播疾病和以農作物為食的害蟲(chóng)都是通過(guò)嗅覺(jué)來(lái)尋找宿主和食物。“在現實(shí)世界嗅覺(jué)非常重要，”他說(shuō)。“如果能夠通過(guò)激活其他神經(jīng)元來(lái)抑制害蟲(chóng)尋找宿主或農作物，將會(huì )有很大幫助。”