2007-04-04 02:16/李宗祐/台北報導

人類大腦如何接受外界刺激,出現各種行為及認知,是當前生命科學研究最大挑戰。清大生物科技研究所以果蠅作實驗,利用電腦三D繪圖,建構完成果蠅腦內部分 嗅覺神經地圖,解開大腦處理分析嗅覺信號、聞出各種味道的機制。這項成果領先國際,已發表在上周出版的頂尖科學期刊《細胞》(Cell)。

這項研究由清大生科所所長江安世領導的研究團隊完成,對了解大腦如何感知周遭環境及學習記憶有重大的啟發,論文發表後,引起美國哈佛大學、史丹佛大學和維 也納全球前三大果蠅全腦基因圖譜研究團隊的興趣,均表示與我合作意願。江安世等人是我國第一組在《細胞》發表論文的研究團隊。

江安世指出,所有動物的行為都受大腦神經網路控制,神經科學家認為,人類許多異常行為是基因表達錯誤,但基因如何使神經細胞發展出控制各種行為的功能,是研究挑戰。他的研究團隊的終極目標,是利用果蠅建立全球第一個「全腦基因表現及神經網路資料庫」。

他表示,果蠅跟人類一樣,擁有嗅覺、味覺、聽覺、視覺、痛覺、學習和記憶等認知及行為,甚至有同性戀行為。若能完成果蠅大腦神經網路地圖,對了解人腦功能 及研究腦疾病治療方法有很大幫助。其研究團隊最大的貢獻是,解開果蠅大腦嗅覺神經網路第三階層如何處理嗅覺信號,聞出各種味道的機制。

他解釋,嗅覺信號的傳遞第一階層是透過鼻子嗅覺細胞接觸到味道的分子,經神經傳送到大腦特定接受器(二○○四年諾貝爾醫學獎得主李察亞塞爾在一九九一年研 究證實這個機制而獲獎),再傳送到第二階層位於鼻子後面的嗅覺小球。但嗅覺小球如何把信號傳遞到第三階層的大腦蕈狀體,過去沒人知道。

清大研究團隊經過五年的實驗觀察,利用果蠅大腦切片以高解析度生物影像科技繪製出嗅覺小球經由投射神經接收信號,傳送到蕈狀體十七個不同接收區域,再依蕈 狀體樹突出生來源及出生順序分析,分辨出各種味道的網路神經地圖。但蕈狀體如何再把各種信號傳送到更高階層,由大腦整合判斷要採取何種行為反應,仍待研 究。江安世預估,依現有進度,「果蠅全腦基因表現及神經網路資料庫」可望十年內建置完成。

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