在具有分節身體、關節骨架和附肢的動物出現之前，海洋中主要分佈著軟體無脊椎動物，如海蛞蝓。最近的一項研究發現，負責海蛞蝓運動的大腦結構與具有分段身體、關節骨骼和附肢的更複雜的生物之間存在相似之處。

根據發表在《神經科學雜誌》上的這項研究，研究結果表明，昆蟲、甲殼動物、甚至像哺乳動物這樣的脊椎動物並沒有創造一套完全獨立的神經迴路來控制分段身體部位的運動，而是調整了一個神經元網絡，一個模塊，在更簡單的生物體內指導運動和姿勢。

領導這項新研究的伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校分子和綜合生理學教授Rhanor Gillette說：”海蛞蝓可能仍然有那個模塊，一個被稱為’A群’的小型神經元網絡，到目前為止有23個神經元被確認。”

他說：”我們在這項研究中解決的問題是，我們在海蛞蝓和更複雜的生物之間看到的相似性是否是獨立進化的，或者那些具有分割的身體部分和附屬物的生物是否可能從一個軟體的雙邊共同祖先那裡繼承了它們的基本神經迴路，”。

為了回答這個問題，Gillette和他的同事，即前研究生科林-李和杰弗裡-布朗對海蛞蝓的運動進行了錄像，並將這些數據與記錄的對刺激海蛞蝓大腦中的神經和特定神經元的反應相結合。

從左起，博士生Colin Lee、分子和綜合生理學教授Rhanor Gillette和他們的同事發現了指導海蛞蝓運動的神經迴路與更複雜的動物如哺乳動物之間的相似之處。

“我們研究的掠食性海蛞蝓Pleurobranchea californica使用其腳上的纖毛來爬行，在分泌的粘液中劃動，”Gillette說。”對於朝向或遠離刺激的姿勢，它只需縮短其身體的一側，並通過瘋狂的搖擺游泳逃離其他捕食者–所有這些都是由A群驅動的。”

Gillette實驗室以前的研究表明，Pleurobranchaea每次在野外遇到另一種生物時都會進行成本效益計算。如果它非常飢餓，控制其攻擊和進食行為的神經元處於高度興奮狀態，它幾乎會去追逐任何聞起來像食物的東西。在其他情況下，它將什麼也不做，甚至主動迴避刺激。

“如果它不需要食物，並能避開被其吸引的其他魚，這是一個好主意，”Gillette說。”所有這些行為都涉及A群如何與行動選擇相協調。”

Gillette說，在哺乳動物中，一個特殊的後腦模塊被稱為網狀系統，它能翻譯來自高級大腦區域的動作選擇的具體指令，用於姿勢和運動。然後該區域將運動指令下發到脊髓，以最終傳輸給肌肉。特別是，網狀系統依靠產生血清素的關鍵神經元來控制姿勢和運動的身體運動。新的研究發現海蛞蝓的A群中類似的產生血清素的神經元正在驅動追趕、迴避和逃跑等行為。在它們的相對簡單性方面，海蛞蝓在許多方麵類似於今天復雜動物的預期簡單祖先。在復雜動物的神經系統中發現的行動選擇、將選擇轉化為運動指令以及運動模式生成的所有主要電路模塊在較簡單的軟體海蛞蝓中也是可以識別的。

這項研究提供了第一個證據，表明在具有復雜身體和行為的動物中驅動運動的電路”在較簡單的腹足類軟體動物中具有密切的功能相似性，並且可能具有共同的繼承性。