多年来，科学家们认为动物的行为受神经细胞及其神经元回路的协调活动控制。然而，研究人员正在通过整合基因调控来增进人们对动物行为的理解。
美国伊利诺伊大学基因组生物学研究所主任、计算机科学教授Saurabh Sinha说：“伊大香槟分校的昆虫学教授Gene Robinson的一项研究表明，真社会性昆虫的调控基因组似乎与非社会性昆虫有所不同，其复杂的社会行为具有某种我们没有预料到的进化信号。我们在《美国国家科学院院刊》发表了新观点，该观点的出发点是，神经网络是理解与行为相关的大脑活动的事实标准。我们的目标是强调伴随行为的另一层次的动态情况，而不仅仅是神经网络的动态本身。”
研究人员综合了目前关于基因调控网络（基因间调控作用的集合）在动物行为和神经网络背景下的作用证据。行为相关基因调控网络影响了与动物某种行为相关的基因表达变化，发育相关基因调控网络影响着新细胞的发育及其在脑内的连接。跨多个尺度的神经网络、行为相关基因调控网络和发育相关基因调控网络的整合有助于理解这些网络如何协同调控动物行为。
“我们的第一个目标是简单地强调基因调控网络在行为环境中的重要性，然后推测其与神经网络相互作用的方式。”Sinha说，“基因调控网络通过控制蛋白或肽的表达来调节神经元的神经活性，是神经网络与基因调控网络之间相互作用的实例之一。”
通过对这些网络的实验映射，可以将基因表达的变化与不同细胞类型的行为相对应，新兴技术有望在这些尝试中发挥关键作用。
“检测大脑中的基因表达，存在极高的异质性，因为大脑中有很多细胞类型。”Sinha说，“单细胞技术的腾飞意味着我们可以获得关于大脑中基因调控网络的理想解析，进而推动特定细胞类型的基因调控网络中、神经网络与信号传输相互作用的研究。”
该成果还涉及了环境因素和社会行为对基因调控网络的影响，及对神经网络的功能和行为的调节作用。Sinha说：“环境可以诱导表观遗传和更持久的变化，然后导致基因调控网络发生改变。通过神经网络及基因调控网络来观察大脑功能，让我们能够以一种可信的方式引入环境因素。就社会行为而言，真社会性蜜蜂的基因调控网络很可能存在差异，这是一个有趣的、值得深入研究的课题，即社会行为的基因调控网络具有一些独特的特征。”
随着技术的不断发展，未来对行为相关的基因调控网络的分析，在各种行为背景下对行为相关、发育相关的基因调控网络及神经网络之间的交互分析，都将有助于加深人们对动物行为的理解。
科界原创
编译：灯丝
审稿：alone
责编：雷鑫宇
期刊来源：《美国国家科学院院刊》
期刊编号：0027-8424
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-08/crwi-iog080720.php
版权声明：本文由科界平台原创编译，中文内容仅供参考，一切内容以英文原版为准。转载请注明来源科技工作者之家—科界App。
热门跟贴