摘要：对于果蝇而言，一次进食的赌注关乎生死。此前科学家认为“甜”和“苦”的信号沿着完全独立的神经通路传递，但研究人员发现，一个精密的“决策中枢”就隐藏在一对神经元之中。

该研究揭示，这些名为SELK的神经元扮演着一个生物学天平的角色——权衡卡路里回报与潜在毒性的竞争信号，以决定果蝇的下一步行动。

关键事实

• SELK“裁判”：食管下LK神经元（SELK）是首个被发现的、能同时“听取”甜味和苦味感受器信号的细胞。

• 信号强度失衡：苦味感知神经元向SELK发送更强的信号，而甜味感知神经元发送的信号较弱。这种生物学上的“偏见”确保了果蝇将避免毒素置于寻找卡路里之上。

• 双重信使系统：SELK不仅仅传递信号，它还会选择一种化学反应：

  • 甜味输入：触发释放一种促进进食的神经递质。

  • 苦味输入：触发分泌一种能立即停止进食的神经肽。

• 进化保守性：最近在小鼠中也发现了类似的机制，表明这种“单细胞决策”架构可能在人类中同样存在。

• trans-Tango工具包：这一发现得益于trans-Tango——由Barnea实验室开发的一套基因图谱工具，它能让科学家精确看到哪些神经元在相互“对话”。
  

来源：布朗大学

对于果蝇来说，味觉对其生存繁衍至关重要。这种带翅膀的小生物，其口器以及全身（包括腿、腹部和翅膀边缘）都分布着味觉器官。

当果蝇落在成熟或腐烂的果实时，它会立即接收到关于该果实是苦还是甜的信息。甜味意味着卡路里的“收获”，提示果蝇进食；苦味则促使果蝇离开这种可能有毒的物质。

布朗大学Barnea实验室的研究人员识别出了负责做出这一关键选择的一对神经元。关于果蝇如何驾驭这一复杂决策过程（科学家此前并不清楚其机制）的见解，发表在《自然·通讯》期刊上。

“如果果蝇在进食上犯一个错误，它就可能死亡，”Barnea说，他是布朗大学神经科学教授，也是布朗大学卡尼脑科学研究所细胞与回路神经生物学中心主任。“所以这个决定极其重要。这一新发现的机制展示了一个单一神经元所能完成的惊人计算水平。”

Barnea表示，最近有研究在小鼠大脑中报告了类似的发现。这可能表明，这种决策机制在包括人类在内的不同物种中是保守的。一旦在人类中识别出此类神经元，它们就可能成为药物干预的靶点。

Barnea和他的研究团队以创建trans-Tango工具包而闻名，这是一套基因编码工具，可用于绘制果蝇及其他生物体的神经回路。该研究的主要作者Doruk Savaş，在布朗大学获得博士学位，现为哈佛大学研究员。他最初加入Barnea实验室时，通过trans-Tango看到了令人惊讶的结果，从而萌生了研究果蝇味觉的念头。

“该领域的主流理解是，甜味感知的神经群只与特定的神经元子集‘对话’，苦味感知的群只与不同的子集对话，两者之间实际上没有相互影响，”Savaş说。“但我当时看到的是，有一个神经元在同时‘倾听’两者。”

这个神经元被称为食管下LK神经元，简称SELK。Savaş发现，苦味和甜味感知的神经群向SELK神经元发送信号的强度不同。苦味感知群发送的信号更强，而甜味感知群发送的信号较弱。

SELK神经元解读这些信号，并使用两种不同的化学信使之一来告诉果蝇下一步该做什么。如果物质是甜的，SELK神经元会释放一种神经递质，指示果蝇进食；如果是苦的，SELK神经元会分泌一种神经肽来停止进食。

“我们知道一个回路有很多种方式来做决定，但在此发现之前，我们不知道一个单一的神经元就能做到这一点，”Barnea说。“如果我可以赞美一下大自然，这是一个非常精妙的解决方案。”

资金：该研究得到了美国国立卫生研究院的支持（RO1DC020703, F31DC019540）。

关键问题解答：

问：为什么果蝇需要用腿来品尝？

答：想象一下，你只要踩上去就能尝到蛋糕的味道！果蝇的腿、翅膀和腹部都有味觉感受器，这样它们一落地就能分析周围环境。这种“早期预警系统”在果蝇使用口器之前，就已经将数据发送给了SELK神经元。

问：为什么苦味信号比甜味信号更强？

答：进化偏爱“安全第一”。错过一顿美餐（甜味）意味着饥饿，但误食一次毒素（苦味）则意味着死亡。通过让苦味信号更强，大脑确保了在平局时，“停止”命令会压倒“行动”命令。

问：这能帮助我们理解人类的饮食失调吗？

答：有可能。如果人类拥有与SELK神经元相当的细胞，那它将是食欲的终极“守门人”。理解这一个细胞如何权衡回报与风险，可能会为控制暴饮暴食或化学敏感性提供新的药物靶点。

研究信息

论文标题：《通过不同神经递质由单一神经元进行摄食决策》

作者：Doruk Savaş, Angel M. Okoro, Rareș A. Moșneanu, Anthony M. Crown, Zeyu Chang, Rebecca Siegel, Altar Sorkaç, Meet Zandawala & Gilad Barnea
期刊：《自然·通讯》
DOI：10.1038/s41467-026-69443-8