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在探究涡虫（Dugesia japonica）再生过程中行为反应的协调问题上，研究人员开展了涡虫再生对行为转换影响的研究。结果发现，涡虫横切后行为转换位点会立即改变，再生时逐渐靠近横切位点。这揭示了再生与行为可塑性协同维持涡虫功能的机制。
在神奇的动物世界里，有一种小小的生物 —— 涡虫（Dugesia japonica），它拥有令人惊叹的再生能力。无论是因为自身行为、意外受伤，还是被人为手术横切，涡虫都能重新长出失去的身体部分。而且，完整的涡虫面对不同身体区域的刺激，会展现出独特的行为：头部区域受刺激会转向（turning），中间区域受刺激会伸长（elongation），尾部区域受刺激则会收缩（contraction）。然而，当涡虫被切成几段后，每一段又会立刻产生这三种行为，这就引发了科学家们的好奇：在再生过程中，这些身体片段是如何协调这些行为反应的呢？这一问题不仅关乎涡虫自身的生存和适应，也可能为理解其他动物甚至人类的再生机制提供线索，于是，来自美国加利福尼亚大学圣地亚哥分校（University of California, San Diego）和斯沃斯莫尔学院（Swarthmore College）等机构的研究人员开展了相关研究，其成果发表在《iScience》杂志上。
为了揭开这个谜团，研究人员采用了多种关键技术方法。他们选用完全再生的成年涡虫作为实验对象，先利用 Peltier 冷却块对涡虫进行麻醉，然后在不同身体位置进行横切手术。在再生的 8 天时间里，将实验涡虫分别置于 24 孔培养皿的独立隔间中培养观察。实验时，用近紫外（near - UV）狭缝光刺激涡虫不同身体区域，记录其行为反应。为分析数据，研究人员使用 R 软件中的 “clmm” 函数进行混合效应有序逻辑回归分析，并通过事后 Tukey 检验比较不同天数间的差异。
研究结果如下：
- 行为转换区域的定位：研究人员将涡虫身体划分为头部和 11 个等长区域（共 12 个区域）。通过近紫外狭缝光刺激实验发现，在完整涡虫中，伸长行为转换为转向行为的位点位于咽前区域 3，伸长行为转换为收缩行为的位点位于咽后区域 8。
- 再生后端片段行为转换位点的变化：研究人员对在区域 6、3、1 横切后的涡虫后端片段进行研究。在横切当天（day 0），区域 6 横切的后端片段，伸长 / 转向转换位点在区域 8 和 9；区域 3 横切的，转换位点在区域 6；区域 1 横切的，转换位点在区域 4。在随后 8 天的再生过程中，这些转换位点均向前移动。到 day 8 时，区域 6 横切的转换位点移至区域 6，区域 3 横切的回到区域 3，区域 1 横切的移至区域 2/3。这表明不同横切位置的后端片段在再生过程中，行为转换位点移动规律相似，均在 8 天内向前移动 2 - 3 个区域。
- 再生前端片段行为转换位点的变化：研究人员对在区域 8 和 6 横切后的涡虫前端片段进行研究。完整涡虫伸长 / 收缩转换位点在区域 8。区域 8 横切时，day 0 转换位点在区域 5 和 6 之间，随着再生进行，到 day 8 移至区域 8；区域 6 横切时，day 0 转换位点在区域 5/6，day 8 移至区域 7/8。而且，所有横切情况下，每天的转换位点在统计学上都与其他天数显著不同。这说明即使不同横切去除了多达 30% 的身体长度，相同的中间身体区域在再生过程中既可以表现得像头部，也可以表现得像尾部。
研究结论与讨论：涡虫横切后行为转换位点立即改变，随后在再生过程中逐渐靠近横切位点。这意味着三种行为（转向、伸长、收缩）之间相互作用的行为电路在横切后即刻发生变化，随着再生过程中大量组织的增加，生理相互作用与解剖变化同步改变，以维持行为间的协调。例如，在完整涡虫中，近紫外光刺激其前端约三分之一区域会引发转向行为；当该部分被切除后，同样的刺激会在剩余部分的前端三分之一区域引发转向行为，且随着前端再生，行为转换位点向前移动，始终保持引发转向行为的前端区域约占再生涡虫的三分之一。
此前有模型认为涡虫神经系统存在从前向后的抑制连接，使得任何片段的前端都能充当头部。本研究在此基础上进一步发现，这种抑制作用是局部的，范围约在身体长度的 30% 内，并且具有可塑性，会受到再生的影响，从而在整个再生过程中维持行为的区域特异性。此外，本研究中涡虫局部行为恢复的过程与头部横切后光趋性恢复、热趋性恢复的时间进程相似，都与神经元网络功能恢复的时间线一致。这表明再生与行为可塑性密切配合，使涡虫在身体大部分被替换的过程中仍能保持正常功能。
然而，该研究也存在一定局限性。一方面，研究仅停留在行为层面，虽提出了可能的生理和分子机制假设，但未深入探究。目前针对涡虫已发展出 RNA 干扰等分子技术可用于研究发育、再生等过程，但由于涡虫体型小、组织柔软，其电生理学研究面临挑战，通过分子遗传学方法将电压或钙敏感染料导入神经元以研究行为产生和可塑性的技术也尚未成熟。另一方面，涡虫通过无性繁殖，无法用于研究性别对行为的影响。尽管如此，该研究仍为理解动物再生与行为协调机制提供了重要依据，有望为后续相关研究指明方向，推动再生医学等领域的发展。
