導讀 人類和動物通過神經(jīng)細胞檢測不同的刺激，如光、聲音和氣味，然后將信息傳遞給大腦。神經(jīng)細胞必須能夠適應它們接收到的各種刺激，這些刺激可
人類和動物通過神經(jīng)細胞檢測不同的刺激，如光、聲音和氣味，然后將信息傳遞給大腦。神經(jīng)細胞必須能夠適應它們接收到的各種刺激，這些刺激可以從非常弱到非常強。為此，他們可能對刺激變得或多或少敏感(敏化和習慣)，或者他們可能對較弱的刺激更敏感，對更強的刺激不那么敏感，以獲得更好的整體反應(獲得控制)。然而，這種情況發(fā)生的確切方式尚不清楚。
為了更好地理解增益控制的過程，日本名古屋市立大學木村教授領(lǐng)導的研究小組對線蟲線蟲進行了研究。他們發(fā)現(xiàn)，當蠕蟲第一次聞到難聞的氣味時，它的神經(jīng)細胞對弱刺激和強刺激都會表現(xiàn)出大量、快速增加和持續(xù)的反應。
然而，在接觸氣味后，對弱刺激的反應變小和變慢，但對強刺激的反應仍然很大，類似于第一次接觸氣味時的反應。由于氣味暴露的經(jīng)歷導致蠕蟲更有效地遠離氣味，神經(jīng)細胞改變了它們的反應以更好地適應使用增益控制的刺激。
然后研究人員使用數(shù)學模型來理解這個過程。數(shù)學建模是一種強大的工具，可用于更好地理解復雜的生物過程。他們發(fā)現(xiàn)，“對第一次氣味的反應”由快和慢兩部分組成，而“接觸后的反應”僅由慢部分組成，這意味著氣味體驗會抑制快部分以實現(xiàn)增益控制。
他們進一步發(fā)現(xiàn)，這兩種反應都可以用一個簡單的微分方程來描述，并且慢分量和快分量分別對應于蠕蟲感覺到的氣味濃度的一階和二階導數(shù)項的泄漏積分。這項研究的結(jié)果表明，先前的氣味體驗似乎只會抑制快速成分所需的機制。
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