近期，911制品厂麻花物理学院声学研究所、近代声学教育部重点实验室医学超声研究组的罗林姣副教授与美国哈佛大学、耶鲁大学、斯坦福大学展开了国际合作。该团队以秀丽隐杆线虫（C. elegans）为模式生物开展神经行为生物学方面的研究，在线虫趋温性行为方面取得重要进展。这项成果刊登在《美国科学院院刊》（Proc. Natl. Acad. Sci.）上（DOI:10.1073/ pnas.1315205111），并在网刊当周受到美国Neural Cell News当期论文推荐，位列要闻（Top Story）的首位。
神经科学领域的研究者一直致力于建立生物复杂行为和单个神经元功能之间的一一关联。秀丽隐杆线虫（C. elegans）的神经网络仅由302个神经元组成，其简单的结构使得线虫成为该研究方向的首选模式生物。线虫的趋温性是指线虫能对其培育温度产生记忆，并在低于其培育温度的环境下往高温方向爬行（正向趋温性），而在高于其培育温度的环境下往低温方向爬行（负向趋温性）（图1）。长期以来，研究者对于线虫趋温性的行为策略，以及控制该行为的神经网络的认知并不全面，且存在较多争议。该工作采用独特的生物物理方法，首次对这一问题进行了细致完全的研究。传统上，人们认为正向趋温性和负向趋温性是由不同的神经元控制并相互竞争。研究团队通过神经元切除、行为跟踪量化、钙信号成像等手段，不仅揭示了线虫趋温性的行为策略（图2），还发现正向趋温性和负向趋温性事实上是由同一对感知神经元AFD控制的。在不同的环境温度下，该神经元能切换到不同的模式，与中间神经网络以不同的方式相关联，从而指挥运动神经，实现正向／负向趋温性行为（图3）。该工作得到美国科学院院刊（Proc. Natl. Acad. Sci.）审稿人的高度评价，认为论文见解深刻，澄清了对线虫趋温性的理解分歧，对于更高等生物的学习、记忆、神经网络的可塑性等方面的研究具有重要的指导意义。
罗林姣副教授为论文的第一作者和通讯作者，我校物理学院声学研究所、近代声学教育部重点实验室为论文第一单位。该项研究得到国家自然科学基金的资助。（物理学院 郭霞生 科学技术处）
图1：线虫趋温性
图2：行为策略量化分析
图3 AFD神经元的钙成像信号以及线虫趋温性的神经网络机制
