Nat Neurosci：科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)果蠅飛行導(dǎo)航的神經(jīng)學(xué)機(jī)制

最近，來自日本RIKEN腦科學(xué)研究所的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了果蠅大腦中兩種獨(dú)立的，在飛行過程中形式導(dǎo)航功能的通路，相關(guān)結(jié)果發(fā)表在《Nature Neuroscience》雜志上。這項(xiàng)研究結(jié)合飛行刺激器以及激活神經(jīng)元成像的手段，發(fā)現(xiàn)了果蠅大腦中與運(yùn)動(dòng)相關(guān)的兩個(gè)區(qū)域。

對(duì)于大部分動(dòng)物來說，成功的導(dǎo)航對(duì)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(jù)首席研究者Hokto Kazama的說法："動(dòng)物在尋找食物的過程中如果能夠?qū)ψ约旱膩砺愤M(jìn)行記憶，那么將會(huì)大大節(jié)省花費(fèi)的時(shí)間"。由于這一特征在昆蟲以及哺乳動(dòng)物中都十分常見，因此作者希望了解其中大腦的運(yùn)行過程。

此前這類研究往往是在哺乳動(dòng)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(jiǎn)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(shí)的大腦變化呢？研究者們指出，其中**的問題是需要在飛行期間對(duì)果蠅的大腦活性進(jìn)行記錄，而通常對(duì)大腦的研究需要首先將大腦固定，這又會(huì)妨礙果蠅的飛行。"我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)特別的飛行刺激器，在這個(gè)系統(tǒng)中，果蠅能夠在頭部被固定的狀態(tài)下觀察一些仿真的飛行場(chǎng)景。從而達(dá)到模擬飛行的目的"。在這個(gè)狀態(tài)下，果蠅能夠通過接收外部的多種信息產(chǎn)生自己在飛行的假象，從而做出相應(yīng)的判斷。

之后，作者利用雙關(guān)子鈣成像的技術(shù)觀察了果蠅大腦激活的情況。結(jié)果顯示，果蠅大腦中一個(gè)叫做"bulb"的機(jī)構(gòu)對(duì)于整合外部信息，優(yōu)化導(dǎo)航路線具有重要的作用。在這個(gè)結(jié)構(gòu)中，信息的處理是分開進(jìn)行的。例如，一組bulb神經(jīng)元能夠攜帶與界標(biāo)位置有關(guān)的信息，而另外一組神經(jīng)元攜帶與將要到達(dá)的目的地的位置的信息。這兩組分開的區(qū)域事實(shí)上時(shí)候兩種獨(dú)立的神經(jīng)元回路調(diào)節(jié)的。這確保了多種信息在傳遞、加工過程中不會(huì)發(fā)生相互干擾。另外也能盡量減低對(duì)空間的占用。