好書推薦！《動物行為實驗指南》電子版pdf，網盤發貨

《動物行為實驗指南》共674頁，涵蓋了常見的實驗動物，如小鼠、大鼠和斑馬魚，詳細描述了每一種行為測試的實驗設計、測試設備、實驗流程、評估指標、預期結果、常見問題及解決方法、數據分析、模型應用與局限性等各個方面。它通過快速引導，幫助研究人員高效地掌握實驗的每個階段，減少了查閱文獻和尋找方法的時間，成為各類科研人員的重要參考資料。 《動物行為實驗指南》共計收錄了16種動物行為類型，包括焦慮抑郁、學習記憶、痛覺、運動、恐懼、社交、癲癇、操作、成癮、視覺、癢覺、味覺、嗅覺、睡眠、斑馬魚行為以及常見動物模型等內容。每一類動物行為下，都詳細介紹了多個經典的實驗范式，涵蓋了超過100種實驗方法。 www.behaviewer.com

動物行為在親緣關系密切的物種之間可能存在顯著差異。這些行為變化通常與感覺系統的改變有關，但中樞腦細胞類型的改變也可能參與其中。

基于此，2025年4月26日，瑞士洛桑大學生物與醫學學院整合基因組學中心Thomas O. Auer研究團隊在Cell reports雜志發表了“Olfactory projection neuron rewiring in the brain of an ecological specialist”，揭示了生態特化物種大腦中的嗅覺投射神經元重連。

在此研究中，作者開發了先進的遺傳工具，用以比較生態特化果蠅與其近親通用型物種黑腹果蠅中同源的中樞神經元。通過對嗅覺投射神經元（PNs）進行系統的形態學分析，作者發現這些二級神經元的整體解剖結構是保守的。然而，高分辨率和定量比較揭示了一個現象：在對果蠅寄主定位至關重要的兩條嗅覺通路中，PNs 出現了趨同的重連現象。通過鈣成像和對這些進化后的果蠅PNs 的突觸前位點標記，發現它們形成了與三級神經元伙伴的物種特異性連接。這項研究表明，外周感官的進化伴隨著中樞大腦中有選擇性的神經連接變化，從而促進生態特化。同時，這一研究為比較神經系統中其他細胞類型奠定了基礎。

圖一 在黑腹果蠅中建立投射神經元標記工具

為了比較果蠅和黑腹果蠅中PNs的細胞類型，作者開發了多種轉基因工具。高精度的遺傳標記需要在基因組多個位置進行定點轉基因整合。作者通過隨機piggyBac轉座子插入和CRISPR-Cas9介導的同源重組，在果蠅基因組中引入attP序列，并成功將來自黑腹果蠅的PN Gal4轉基因GMR86C10-Gal4整合到三個不同的attP位點。實驗結果顯示，這些驅動子能夠重現黑腹果蠅的表達模式，標記了果蠅大腦中的特定PN群體。為了更稀疏地標記PNs并避免異位表達，作者使用了split-Gal4系統并選擇了VT033006-BD和GMR72C11-AD半驅動子，成功標記了DM2、DA1和DL1小球中的PNs。此外，作者還基于Flp重組酶介導的終止盒切除生成了用于隨機細胞標記的轉基因系以進一步提高標記特異性。這些新工具使作者能夠在果蠅中遺傳靶向和重建單個神經元的形態，為跨物種比較提供了獨特機會。總之，該結果展示了如何利用先進的遺傳工具揭示不同物種間中樞神經系統的變化。

圖二 果蠅投射神經元形態的單細胞重建

為了生成果蠅中PN（投射神經元）形態的全面圖譜，作者解剖了超過800個大腦樣本，其中620個顯示出PN和腦神經纖維中報告基因染色。作者從中選擇了184個具有足夠稀疏標記的大腦樣本以便識別并完全追蹤單個PN。最終，作者從117個不同的大腦中獲得了133個高質量的雌性果蠅 PN數據集。作者手動追蹤了這些PN的形態，并根據其樹突分支模式進行注釋，遵循黑腹果蠅中建立的分類：包括單腎小球投射神經元（uPNs），它們分別支配一個獨特的小球或在其他小球中有少量額外分支；以及多腎小球投射神經元（mPNs）。作者的數據集總共涵蓋了93個uPNs和40個mPNs。作者使用了NBLAST工具共識別出21種不同細胞類型。早期在黑腹果蠅中的研究表明，來自單個小球的PN投射到側角（LH）的具體亞區，并在不同個體間顯示一種刻板的分支模式。這種形態表明與下游LH神經元的連接及氣味表征在個體間是保守的。通過比較同類型的單個uPN神經元，作者確認這種LH分支存在于果蠅的PN中。此外，選擇用于熱激的時間窗口（幼蟲晚期和蛹期發育）可能根據神經母細胞的出生順序有利于選定PN神經母細胞中的重組。盡管存在這些局限，數據集包含了廣泛多樣的PN類型，并且有足夠的覆蓋范圍以支持跨物種相同細胞類型的比較。

圖三 VM5d 投射神經元PNs中出現的新型軸突和樹突分支

為了通過另一條遺傳驅動線驗證果蠅中VM5d投射神經元的前內側分支，作者使用了GMR86C10-Gal4轉基因工具。該轉基因能夠標記所有VM5d PNs，作者再次檢測到了VM5d PNs的前內側分支。通過將該驅動子與作者的隨機標記工具結合，并在黑腹果蠅中使用等效的轉基因，作者重建了兩種物種中額外的VM5d PN形態。所有這些重建的PN在果蠅中均顯示出前內側分支離開側角神經纖維，而在黑腹果蠅中則不存在此現象，進一步支持了這一表型的普遍性。在AL內，VM5d小球在果蠅中比在黑腹果蠅中更靠內側，并且體積大2到3倍。VM5d PN樹突頻繁分支進入DM6、VM7d/v、VM2或VC3小球。而在黑腹果蠅中未檢測到這種靶向混雜現象，僅在少數情況下觀察到VM5d PNs對VM7d或VC3m的輕微樹突支配，且其在VM5d小球外的分支長度總體較短。總之，這種PN類型在果蠅中同時表現出軸突和樹突連接的改變。

圖四 全文摘要總結

總結

研究人員在宿主特化物種果蠅中開發了先進的遺傳工具以研究其嗅覺系統的神經解剖結構。通過單細胞標記、追蹤以及與嗅覺投射神經元進行定量比較，他們發現果蠅在與其獨特宿主環境相關的神經元中進化出了特定的解剖學變化。即使在成年后，大腦仍能通過調整神經連接來響應環境變化。這種發現對于理解大腦可塑性及其潛在的應用領域（如康復治療）非常重要。強調了突觸重組在學習、記憶以及長期適應過程中的重要性，為進一步探索神經網絡如何隨時間變化提供了基礎。

文章來源

https://doi.org/10.1016/j.celrep.2025.115615