9月23日，北京师范大学文理学院系统科学系刘鹤研究员团队在神经调控与学习行为研究领域取得重要进展，相关成果于国际顶级学术期刊PNAS刊发。该研究揭示肠道来源神经肽通过拮抗性受体调控学习速度的“推‑拉”机制，为解析内部生理状态如何驱动灵活学习与适应性行为提供全新机制框架。

动物可依据环境威胁的变化灵活调整学习策略，但内部生理状态调控学习动态的分子神经机制长期缺少清晰的科学解释。本研究以秀丽隐杆线虫作为模式生物，利用致病性铜绿假单胞菌PA14构建厌恶性学习模型，系统解析肠脑信号介导的动态学习调控机制。

研究发现，线虫具备与威胁程度相适配的动态学习能力：病原菌毒性越高，线虫形成厌恶学习的速度越快，能够依据环境威胁强度精准调整学习进程。研究同时证实，ADF感觉神经元是感知病原菌毒性、联动学习行为的核心神经单元，该神经元对病原菌气味的响应时序、活动强度与线虫学习进程高度同步，是介导动态学习的关键神经环节。

机制研究进一步揭示一套肠道神经肽介导的推拉式拮抗调控系统：病原菌暴露会上调线虫肠道神经肽FLP‑18的表达水平，该神经肽靶向作用于ADF神经元表面 NPR‑5、NPR‑6两种功能拮抗受体。其中NPR‑5激活ADF神经元活动、加速学习进程；NPR‑6抑制神经元响应、减缓学习速度。二者通过动态平衡调控神经活动，实现学习速度随病原体威胁强度灵活适配。

此外，团队构建整合数学模型，串联病原体感知、FLP‑18 信号传导、受体调控、ADF神经活动完整过程，精准复现不同毒性条件下的神经活动规律与学习行为轨迹。该研究完整阐明了“病原体感知—肠道信号传导—神经环路调控—适应性行为学习”的肠脑信号传递通路，揭示了动物依托自身生理状态实现环境适应性灵活学习的核心分子神经机制。

行为学实验分析和sigmoid函数拟合

刘鹤团队刘翰璋博士、孙英豪博士为论文共同第一作者，刘鹤研究员为通讯作者。北京师范大学复杂系统国际科学研究中心、广东省系统涌现与自然智能普通高校重点实验室、珠海市系统涌现与认知智能重点实验室为本研究提供实验仪器、图像采集等重要支撑。本项研究得到国家自然科学基金项目资助。

论文链接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2604270123