断头后的水螅感觉如何，对刺激有何反应

即使是最简单的生物，从表面下看也显得异常复杂。幸运的是，水螅让这部分变得简单。

Rice大学电气和计算机工程师Jacob Robinson和该大学布朗工程学院（Brown School of Engineering）的主要作者兼校友Krishna Badhiwala正利用这种动物的透明性来完成最难的部分，用几乎所有可能的方式操纵这些非常有弹性的小生物，以了解它们如何感知触觉。

他们在开放存取期刊eLife上发表了对水螅的全面分析，与加利福尼亚大学生物学家Celina Juliano和加利福尼亚大学研究生Abby primack合作，是了解所有生物中神经网络的一小步。

普通水螅（水螅 vulgaris），一种看起来像微型水母水螅体的淡水蜗牛，在环境中游动时会扩张和收缩，但也可以通过给它们一个戳来促使它们这样做。在过去的十年里，Rice实验室已经开发出高度专业化的设备来实现这一点，暂时将动物限制在微流控设备的通道中，以同时捕获详细描述其肌肉和神经反应的图像和数据。

在那里，水螅可以用控制的力量进行物理刺激，使其收缩。在这项新的研究中，研究人员对水螅进行基因改造，使其在相关神经元被激活时表达一种绿色荧光蛋白，然后移除一组神经元——甚至身体部位——以观察网络在戳动物时的反应。

他们的目标是建立一个内部状态和外部刺激如何塑造具有高度动态神经结构的生物体行为的模型。

Robinson说：“我们需要从神经生物学的角度为水螅这样的动物如何工作建立基础，这样我们就可以开始与真正多样的动物进行比较。我可以看到，在五年或十年后，我们将有很多非常有趣的问题可以回答，现在我们已经建立了一些基础。”

水螅体内的神经元集中在口区域（触手附近）和远口区域（足周围），但研究人员发现了两种不同类型的神经元——“机械反应性”和先前发现的“收缩爆发”神经元——分布在全身。这有助于解释他们发现的不同放电模式，这取决于水螅是自发收缩还是机械触发。

研究人员还发现，口和远口区域都在自发收缩中起作用。口区域，又名口下板，更为显著；因为它似乎协调了运动反应，他们了解到完全移除口下板可以显著降低水螅对刺激的反应。

远口区，又名柄，似乎含有高浓度的参与收缩的运动神经元，这一点可以通过钙网络来证明，钙网络在由口下板或刺激“无头”水螅触发时从脚开始激活。

最有趣的证据是，当水螅的一个或另一个神经网络被移除或被切成两半时，剩下的神经元会拾起松弛部分，以维持至少基本的功能和/或再生丢失的部分。

Robinson说：“当我们开始研究水螅时，我们想尽可能多地了解它是如何工作的，它与其他动物相比的共性和差异。我们不知道的一件事是特定种类的神经结构。尤其是水螅有一个分布式神经网络，我们想知道动物的特定区域是以集中的方式处理信息，还是所有的神经元都是一样的。”

事实证明，口和远口网络在控制水螅不同方面的方式上是相当不同的。但似乎存在一些冗余和感觉信息处理，我们在其他动物身上也看到了这一点，这种冗余的想法对动物的生存非常重要，所以无论我们在哪里看到它都会出现很多次。”

虽然水螅的放射神经系统与哺乳动物等双边生物的神经网络有着根本的不同，但所有这些系统在必要时分担工作量的方式却有着相似之处。

Robinson说：“我喜欢这样想：让我们看看神经系统从同一个起点进化而来的所有疯狂的事情。这可能使我们能够确定在啮齿类动物和人类身上很难找到的基本原理，而在啮齿类动物和人类身上，随着时间的推移，这些原理可能会被我们开发的其他东西所掩盖。”

Robinson说，那些正在超越传统小型模式生物——啮齿动物、线虫、斑马鱼和果蝇——的神经科学家将对水螅的结果最感兴趣。人们认识到，我们确实需要对我们研究的动物进行多样化的选择。这也对动物王国以外的科学倡议产生了影响。这种特殊类型的神经系统能够完全恢复，这让我认为，有一些原则与网络的稳定有关。受大自然启发，这些技术可以用于稳定电网或互联网”

Krishna N Badhiwala, Abby S primack, Celina Juliano, Jacob T Robinson. Multiple neuronal networks coordinate Hydra mechanosensory behavior. eLife, 2021; 10 DOI: 10.7554/eLife.64108