林書葦表示，當人們口渴與肚子餓的時候，腦中會產生一種無形的驅力，讓我們想喝水或吃東西，心理學上稱這樣的內在驅力為「動機」。果蠅和人一樣，行為受到渴和餓的調控，果蠅只有在渴的時候會去尋找水源，只有在餓的時候對食物有反應。動機系統在腦迴路中究竟是以什麼樣的形式存在、如何控制我們的行為、影響我們對外界刺激的反應，迄今仍是未解之謎，必須先找出與動機系統有關的神經元及腦迴路。

研究團隊發現，果蠅大腦裡的LHLK神經細胞釋放的leucokinin¹，同時是渴與餓的訊號。當果蠅口渴時，由於渴神經元² ( PPL1-γ2α′1、PAM-β′2a)屬於抑制性的神經細胞，像一道關閉的門，會抑制覓水行為，但leucokinin能抑制它們的活性，產生負負得正效果，打開通道，促使果蠅追尋與水有關的氣味。

當果蠅飢餓的時候，leucokinin也會被釋放，此時則是活化另一群餓神經元³(PAM-β′2mp)，驅動果蠅進行覓食行為，尋找與食物有關的氣味。為什麼餓的果蠅不會去找水喝？因為大腦會釋放另外兩種神經傳導物質－血清素(serotonin) 和dNPF，作用是抵銷leucokinin對渴神經元的抑制，致使渴神經元持續抑制覓水行為。

林書葦指出，本次研究破解了果蠅大腦渴、餓神經細胞的神經迴路與交互作用，也代表口渴與飢餓的動機並非單純有一群神經細胞負責渴訊號，另一群神經細胞負責餓訊號；而是透過多種神經傳導物質的合作、競爭，去調控不同的腦神經元，使得覓水行為只在渴的時候出現，而不會在飢餓的時候產生，使果蠅能夠依據生理需求做出正確的覓食抉擇。

然而，為什麼渴的果蠅不會去找食物？除了leucokinin之外，是否還有其他的渴、餓訊號去調控？研究團隊將持續破解大腦的神經迴路機制。林書葦表示，人類許多神經疾病，如憂鬱症、厭食症、成癮症等，都和腦內的動機系統有關。相較於人腦有1000億顆神經細胞，果蠅的大腦只有10萬個神經細胞，功能卻一應俱全。本研究利用果蠅探討渴、餓訊號在腦迴路中的運作，盼找出果蠅大腦中與動機有關的神經迴路機制與神經傳導物質，有助於了解更複雜的人腦，為相關疾病找出成因及可能的治療方式。

研究團隊包括第一作者芭雅希、本院分生所曹昌暉、阮奕安、林書葦、長庚大學生醫所邱泰翔、吳嘉霖；英國牛津大學Scott Waddell。論文標題為< A neural mechanism for deprivation state-specific expression of relevant memories in Drosophila>，全文請見： https://www.nature.com/articles/s41593-019-0515-z

▲果蠅腦中的渴迴路。當果蠅口渴的時候，LHLK神經元(綠色)會釋放leucokinin，抑制PPL1-γ2α′1(洋紅色)和PAM-β′2a(橘黃色)神經元，讓果蠅產生覓水行為。

▲果蠅腦中的餓迴路。當果蠅飢餓的時候，LHLK神經元(綠色)會釋放leucokinin，活化PAM-β′2mp(紅色)神經元，讓果蠅產生覓食行為。

1 leucokinin是一種短的蛋白質鏈，稱為神經胜肽，過去只知道它在昆蟲中與維持體內水分平衡有關，但作用的細節並不清楚。當這類leucokinin神經細胞受到抑制、失去活性，或是被活化刺激，果蠅的行為會出現變化，即使是渴，也不會去找水，或是明明已經喝很多水，還是會去找水，表示這些神經細胞與渴有關 。

2 渴神經元又稱為「反覓水神經元」， 抑制覓水行為的產生。

3 餓神經元又稱為「覓食神經元」， 促進覓食行為的產生。

新聞聯繫人：
林書葦助研究員，中央研究院分子生物研究所
(Tel) 02- 2789-9320，sueweilin@gate.sinica.edu.tw
郭姵君，中央研究院秘書處媒體小組
(Tel) 02-2789-8821，deartree@gate.sinica.edu.tw
陳昶宏，中央研究院秘書處媒體小組
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資料來源: 中央研究院