Nature惊人发现：神经元通讯无需突触

　　十一月二十一日的Nature杂志上发表了一项新研究，显示果蝇触须中相邻的嗅觉神经元可以相互阻断，即使二者并没通过突触直接相连。这种通讯手段被称为ephaptic coupling，神经元通过电场使其邻居沉默，而不是通过突触传递神经递质。

　　“Ephaptic coupling这一理论已经有很长的历史，不过人们还不清楚这种相互作用如何影响真实的生物行为，”领导该研究的耶鲁大学生物学家John Carlson说。“这一领域还是一块处女地。”

　　2004年法国国家农业科学研究院INRA的Jean-Pierre Rospars就曾预测，这类神经元可能存在于果蝇的感觉器官。黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)触须中的嗅觉神经元位于充满液体的sensilla感受器。每个感受器包含二到四个神经元，这些神经元分别对应不同的气味，并且以特定方式组合起来。“例如草莓味神经元总是与梨味神经元搭配在一起，”Carlson说。“这些神经元都很有特色，正因如此我们才能够了解其组合形式。”

　　Carlson的学生Chih-Ying Su针对ab3感受器进行了研究，这种感受器包含两个神经元：对水果己酸甲酯敏感的ab3A，和检测香蕉味2-庚酮的ab3B。研究人员将果蝇暴露在稳定的己酸甲酯气流中时，A神经元保持活性。随后研究人员吹入短暂的2-庚酮气流，B神经元开始峰放电，而A神经元突然关闭，反之亦然。Su发现同样的现象也发生在果蝇另外四种感受器和疟蚊Anopheles gambiae的一种感受器中。

　　尽管感受器中的神经元并不通过突触相连，但它们之间存在着明显的相互作用。Su进行了进一步实验来验证这一点，他采用了阻断突触通讯的化合物，发现尽管相邻神经元的峰放电模式并不协调，尽管切断了触须与任何中枢神经的联系，这些神经元还是可以相互抑制。这些神经元很可能通过周围的液体来通讯，当一个神经元被激活时，它生成电场直接改变了通过另一神经元的离子流，并关闭了其电活动。

　　人们曾经在大鼠小脑中的神经元(Purkinje cell浦肯野细胞)发现过ephaptic coupling现象，不过没人知道这种相互作用有何影响，而现在研究显示这类作用足以影响果蝇的行为。

　　随后研究人员对另一种感受器进行了研究，这种感受器中的一个神经元吸引着果蝇对苹果醋的注意力，而另一个神经元让果蝇规避二氧化碳。Su阻断了醋味神经元的信号传导，使果蝇不被醋所吸引，但仍保持果蝇对二氧化碳的厌恶。随后他把这些果蝇放到迷宫中，迷宫的两条路都有二氧化碳，不过其中一条也有醋味，这时果蝇会选择有醋味的路。但在没有二氧化碳的情况下，果蝇并不会选择有醋味的道路。研究指出，尽管切断了果蝇醋味神经元与大脑的联系，这种神经元依然可以抑制附近的二氧化碳神经元，当空气中同时含有两种化合物时，果蝇不再排斥二氧化碳。

　　这项研究可能彻底改变人们对化合物感知的理解，例如嗅觉和味觉。多年以来，人们认为大脑负责整合各种神经元的应答，而神经元负责检测不同化学物质。而这项研究显示，果蝇神经元能够通过ephaptic coupling在信号传到大脑之前处理嗅觉信息。

　　同样的情况也可能存在于人体内，举例来说，我们味蕾中神经元的组织形式就与果蝇感受器类似。在我们享用食物时，是否发生着ephaptic coupling呢?“这一启示很有趣，我希望人们能在这方面进一步深入研究，”Carlson说。

　　Carlson指出，这项发现也具有实用价值，传播疾病和以农作物为食的害虫都是通过嗅觉来寻找宿主和食物。“在现实世界嗅觉非常重要，”他说。“如果能够通过激活其他神经元来抑制害虫寻找宿主或农作物，将会有很大帮助。”