无脊椎动物是怎样感受外界化学信号的?

近年来,由于多学科的发展,通过对一些模式生物的研究,已揭示了一些无脊椎动物嗅觉感受化学信号的原理和机制.在不同的无脊椎动物中,识别和区分气味物质以及化学信号转换为电信号(化-电信号转换)和信号向高级神经系统的传递是由相似的机制调控的.本文结合近年国际上有关的报道,从气味结合蛋白、气味受体和化-电信号转换等三个方面阐述了无脊椎动物是怎样对外界化学信号进行识别、区分并引起相应的行为反应的.     

哺乳动物犁鼻器信息素感知及犁鼻器系统特异基因的分子进化研究进展

生物对外界环境中化学物质信号的识别和感知对其生存有着极其重要的意义. 大多数哺乳动物具有两条嗅觉通路, 主要嗅觉系统(MOS)用来感受普通嗅觉信号, 而犁鼻器系统(VNS)则从异常灵敏的程度来识别小范围内特异性的化学感应信号-信息素(pheromone). 信息素是一类在同种内个体间传递的物质, 可引发群体内与个体交流和生殖相关的一系列生理和行为变化. 本文综述了对哺乳动物犁鼻器信息素感知及犁鼻器系统特异(VNS-specific)基因的分子进化研究进展, 这些基因包括信息素受体家族V1R和V2R以及离子通道TRPC2, 为进一步深入研究哺乳动物信息素感知的分子机制奠定基础.     

结合光遗传神经调控技术的仿生嗅觉传感系统的研究进展

嗅觉系统是一个极其巧妙的化学感受器,嗅感觉神经元对外界的气味刺激产生响应,然后将此信号传递到嗅球进行信号的整合和处理,最终传递到嗅皮层,嗅皮层作为嗅感觉系统的最高级皮层识别出气味信息,这种响应和传递过程具有高度的灵敏性、特异性和快速性.光遗传学是近年来国际上一个新的发展方向,通过光控制神经细胞可诱发细胞按照某一特定频率发放.仿生嗅觉传感器是一种新型化学传感仿生技术,它以嗅觉受体、细胞、组织等生物材料为敏感元件,结合二级变换器实现对气味物质的特异性和高灵敏的检测,从而达到类似生物体嗅觉的检测性能,将其与光遗传技术结合,可以更深入研究仿生嗅觉系统传递的机制.本文概述了近年来国际上光遗传技术在嗅觉机制研究中的研究进展,并结合光遗传在仿生嗅觉传感技术的研究和我们的研究工作,展望了未来该领域可能的发展前景.     

觉传导机理及仿生嗅觉传感器的研究进展

嗅觉对所有动物而言都是一种极其重要的生理感觉. 近年来, 人们对嗅觉传导机理的研究取得了很大进展, 尤其是嗅觉受体基因超家族的突破性发现推动了国际上嗅觉研究的快速发展. 随着嗅觉传导机理研究的不断深入, 加上仿生嗅觉传感器具有潜在的商业价值和工业应用前景, 对仿生嗅觉传感器的研究也取得了很大进展. 同时, 该研究对于嗅觉传导机理的研究也具有重要的促进作用. 本文综合评述了近年来国际上嗅觉传导机理和仿生嗅觉传感器研究的最新进展. 从嗅觉信号传导的神经通路、嗅神经元对气味分子信号的转导机制、嗅球对嗅觉信号的编码和处理、嗅皮层对嗅觉信号的感知以及仿生嗅觉传感器进行了综述. 最后也介绍了我们在仿生嗅觉传感器方面的研究进展.     

温度感应和触觉受体研究进展——2021年度诺贝尔生理学或医学奖解读

人体通过触觉、听觉、视觉、味觉和嗅觉这五种基本的感觉过程来感受外界的物理和化学信号并做出响应.此外,环境中的高温(热)或低温(冷)刺激也能够被人体细胞中的受体所感知.温度感应过程以及触觉中的机械力刺激和响应与疼痛的产生有关,该方面的研究不仅有助于了解疼痛的本质,而且有望为疼痛的治疗提供新的靶点和启示.2021年度诺贝尔...     

追踪鸟类的迁徙

正定点调查、环志、雷达监测、卫星追踪、光敏地理定位等都是跟踪鸟类长距离迁徙飞行的方法,现在已经知道鸟类飞行的距离比人们以前想象的要远得多,但鸟类迁徙仍有许多未解之谜。     

恐龙也像鸟一样迁徙

长久以来,古生物学家一直无法确定恐龙是否也像鸟类或者角马等动物一样进行迁徙.由于可能面临异龙(霸王龙的远亲)带来的威胁,巨型食草恐龙在草原上迁徙并不是一个非常牵强的想法.近期,有研究证明,恐龙也曾在生存环境恶化时迁徙.     

猫头鹰的视觉

人们一定曾经注意到许多动物的行为,会随着自然界昼夜节律的交替而改变.例如,当夜幕降临时,一些夜行性昆虫和蝙蝠等,就开始在天空中翩翩起舞;而不少家禽和鸟类则纷纷归巢.从整个动物界来看,根据它们昼夜活动的习性不同,可以分成为昼行性动物和夜行性动物两大类.例如许多昆虫由于它们的复眼能检测紫外光,而且又有灵敏的嗅觉等,因而具有夜间活动的木领、啮齿类动物由于其嗅觉系统特别发达,蝙蝠则由于有回声定位系统,因而也都具有夜行的习性.绝大多数鸟类(包括鸡、鸽等),由于在它们眼睛的视网膜上对弱光起反     

动物特殊感知系统的研究进展

亿万年的进化,动物具备了超常的感觉能力和独特的神经结构及功能,以适应各自特殊的生态环境.本文简要综述了3个方面的研究进展:蛇类红外感知觉、蝙蝠回声定位和动物磁导航与定向.主要包括信号接收和传感相关的细胞和分子机制,信息处理的中枢神经机制,特殊信号相关的行为反应特征等.蛇类红外成像的生理基础是感受野的拓扑结构类似视觉系统,其红外系统在很大程度上可以替代视觉系统.TRPA1被证明是红外热传感的关键分子,但工作原理仍不明确.蝙蝠回声定位信号模式大体有3类,即恒频-调频、调频以及咔哒声(click),与回声定位相关的神经结构和功能高度特化,具有很高的时间和空间分辨率以及目标识别能力.基于地磁场进行导航在动物界普遍存在,在脑部外加磁场可以改变动物的行进方向.动物磁受体的分子机制争议很大,主要有铁晶体理论和基团对理论两个学派,后者是光依赖性的.这些研究结果对仿生学和仿生工程制备都有重要的启迪意义.     

cAMP信号通路在维甲酸诱导分化中的作用

维甲酸是一种经典的诱导分化剂,对急性早幼粒细胞性白血病、胚胎癌、黑色素瘤、神经母细胞瘤、卵巢癌等多种组织来源的肿瘤均有明显诱导分化作用.目前普遍认为,维甲酸是通过核内维甲酸受体发挥作用,转录调控肿瘤细胞中异常的基因表达谱使其向正常变化,从而达到诱导分化目的.有研究表明维甲酸诱导分化过程中,除上述机制外,尚有多条信号路径可能参与其中.本文回顾了相关文献.提出cAMP-PKA信号途径是维甲酸实现诱导分化不可缺少的重要组成部分这一概念,并初步探讨了维甲酸与cAMP-PKA信号间相互作用的机制.     

卫星跟踪青海湖繁殖水鸟的迁徙

2006年7月至2007年7月,利用卫星跟踪技术,全年跟踪15只青海湖繁殖水鸟的运动。其中,4只渔鸥和1只斑头雁成功到达越冬地并安全返回青海湖。本文结合卫星跟踪在鸟类迁徙方面的应用,比较详细地介绍青海湖繁殖水鸟渔鸥和斑头雁的迁徙动态和迁徙路线,可为分析青海湖周边地区乃至中亚-印度迁徙通道内鸟类迁徙与禽流感的关系提供重要依据。     

细胞跨膜信号传递的机制

细胞跨膜信号的传递(transmembrane signalling)是外界信息分子特异地与质膜表面的受体结合,刺激细胞产生一定的生理应答的过程。一般认为外界信号(除甾体类激素作用和细胞间连接,如缝隙连接进行的细胞间信息分子传递以外)跨膜传递的机制有3种:(1)信息分子与质膜表面的受体特异性结合后,通过第二信使系统将信号传入细胞内。如     

归去来兮 我国的候鸟与留鸟

正鸟类的迁徙是世界上最为壮美、最令人惊叹的自然现象之一。每年都有数百亿的鸟类往来于它们的繁殖地和越冬地之间。它们跨过高山峡谷,飞越崇山峻岭,横跨湖海,只为了一个信念,回到那片生养它们的地方。从冰天雪地的南北两极,到炎热干旱的撒哈拉沙漠,从世界之巅的珠穆朗玛峰,到碧海蓝天的南太平洋,几乎在世界的每个角落都能看到迁徙鸟类的身影。但是所有的鸟类都会迁徙吗?什么样的鸟算是候鸟,什么样的鸟又算是留鸟呢?     

音乐才能靠基因?

正科学家基于对多地区人类基因组的研究结果提出,人的音乐才能很可能与基因有关——基因决定耳蜗的构造。耳蜗是耳朵的一个解剖结构,负责将来自外界的声音信号转换为相应的神经电信号,传送到大脑的中枢听觉系统接受进一步处理,最终实现听觉知觉。在音乐从外界传递到耳朵并最终传递到大脑的过程中,不同频率的空气震动(声波)被转换为神经冲动,这     

鸽子的航行是凭借嗅觉吗?

对家鸽何以具有给人以深刻印象的辨向能力的根源所进行的探究,已经发生了最奇异的变化。过去四年里在西德思威森(Seewiesen)的麦克斯·普兰克(Max Planck)生态学院所进行的工作似乎证实了一个十二年前第一次提出来的让人听起来觉得不大可能的理论——那就是:鸟类凭借嗅觉可以找到它们的归途。没有人能够知道鸟类究竟嗅觉到了什么、以及它们是怎样利用嗅觉来辨识飞行方向的。负责这项研究工作的汉斯·华尔拉夫(HansWallraff)所能断言的也仅仅是:失去嗅觉的鸽子     

恐龙也像鸟一样迁徙

长久以来,古生物学家一直无法确定恐龙是否也像鸟类或者角马等动物一样进行迁徙。由于可能面临异龙(霸王龙的远亲)带来的威胁,巨型食草恐龙在草原上迁徙并不是一个非常牵强的想法。近期,有研究证明,恐龙也曾在生存环境恶化时迁徙。夏季,圆顶龙在水源充足的平原度过,干旱季节,它们前往     

候鸟迁徙之谜

问:候鸟每年迁徙需要飞越很长的距离.那么,飞禽在进化过程中,为什么没有摒弃"迁徙"这一行为?而有些鸟类又为什么"定居"于某种气温带?难道"迁徙"比"定居"具有更大的优越性?答:确实,迁徒需要耗费很大的能量,其昼夜所消耗的能量比30°C定居条件下要多6倍.然而,在温带,能节约大量用于调节体温方面的能量.所以,在越冬     

鸟类习鸣脑空间的神经发生

鸟类的前脑内与发声、学习有关的神经核团在体内激素水平的影响下,成年脑可有新神经元产生,并替换原有的细胞,参与神经回路。这种神经发生在调节发声运动和听觉反馈间的整合过程,加强学习与记忆神经网络,促进脑的自我修复等方面具有重要意义。     

迁徙科学的奇妙历史

<正>《飞行之路》详细介绍业余观鸟者和喜爱鸟类的科学家如何还原鸟类迁徙的真实故事。在17世纪80年代，当哲学家查尔斯·莫顿（Charles Morton）坐下来研究鸟类在哪里过冬时，他做出了一个非常离谱的猜测，直到今天仍是人们的笑柄：月亮。为何鸟类学家和观鸟者会对鸟类迁徙这个一点也不离奇的主题产生疑问是《奥杜邦》（Audubon）撰稿人丽贝卡·海斯曼（Rebecca Heisman）所写之书《飞行之路》（Flight Paths）的主题。     

为生理学谱写新篇章

众所周知,按照传统的经典生理学的观点,人类认识外部世界,只能通过视觉、听觉、嗅觉、味觉和触觉五个通道.而其相对应的“感官”分别是眼、耳、鼻、舌、身,并且是各司其职,从不代疱的.近半个世纪以来,由于航空事业的发展,人类对自身在空间的位置、加速度、失重、方向等的感觉,被统称为第六种感觉.除此以外,似乎与外界便无法联系了. 如果发现不通过上述通道,而能与外界联系的人,