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科學家們發現果蠅飛行導航的神經學機制

*近,來自日本RIKEN腦科學研究所的科學家們發現了果蠅大腦中兩種獨立的,在飛行過程中形式導航功能的通路,相關結果發表在《Nature Neuroscience》雜志上。這項研究結合飛行刺激器以及激活神經元成像的手段,發現了果蠅大腦中與運動相關的兩個區域。

對于大部分動物來說,成功的導航對于尋找食物,躲避天敵以及交配都是必須的,它通常需要參考很多種不同類型的信息。根據**研究者Hokto Kazama的說法:"動物在尋找食物的過程中如果能夠對自己的來路進行記憶,那么將會大大節省花費的時間"。由于這一特征在昆蟲以及哺乳動物中都十分常見,因此作者希望了解其中大腦的運行過程。


(圖片來源: Wikipedia/CC BY-SA 2.5)

此前這類研究往往是在哺乳動物以及鳥類水平開展的,而Kazama等人在希望從果蠅身上尋找突破口。這是由于果蠅的大腦更為簡單,而其在尋找食物以及躲避天敵方面具有驚人的能力。

那么如何研究果蠅在飛行時的大腦變化呢?研究者們指出,其中*大的問題是需要在飛行期間對果蠅的大腦活性進行記錄,而通常對大腦的研究需要首先將大腦固定,這又會妨礙果蠅的飛行。"我們設計了一個特別的飛行刺激器,在這個系統中,果蠅能夠在頭部被固定的狀態下觀察一些仿真的飛行場景。從而達到模擬飛行的目的"。在這個狀態下,果蠅能夠通過接收外部的多種信息產生自己在飛行的假象,從而做出相應的判斷。

之后,作者利用雙關子鈣成像的技術觀察了果蠅大腦激活的情況。結果顯示,果蠅大腦中一個叫做"bulb"的機構對于整合外部信息,優化導航路線具有重要的作用。在這個結構中,信息的處理是分開進行的。例如,一組bulb神經元能夠攜帶與界標位置有關的信息,而另外一組神經元攜帶與將要到達的目的地的位置的信息。這兩組分開的區域事實上時候兩種獨立的神經元回路調節的。這確保了多種信息在傳遞、加工過程中不會發生相互干擾。另外也能盡量減低對空間的占用。

滬公網安備 31011702004356號

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