科學(xué)家在蒼蠅大腦內(nèi)發(fā)現(xiàn)“指南針”

據(jù)國外媒體報(bào)道，神經(jīng)系統(tǒng)科學(xué)家們借助一臺(tái)顯微鏡觀察了一只果蠅的大腦。他們?cè)谟^察一個(gè)甜面圈型大腦區(qū)域中的神經(jīng)元活動(dòng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)神經(jīng)元活動(dòng)與蒼蠅的朝向是相匹配的。

哺乳動(dòng)物都有類似的方向辨識(shí)細(xì)胞，但是這是首次在蒼蠅大腦內(nèi)發(fā)現(xiàn)類似細(xì)胞。關(guān)鍵是，這種指南針一樣的大腦活動(dòng)不僅在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中(通過屏幕展現(xiàn)運(yùn)動(dòng)環(huán)境)出現(xiàn)，而且在黑暗中也同樣存在。

資深作者，霍華德-休斯醫(yī)學(xué)研究所的Vivek Jayaraman博士稱：“蒼蠅使用的是自己獨(dú)有的一種方式來判定它的朝向?！痹谄渌恍├ハx中，比如說黑脈金斑蝶和蝗蟲，它們的腦細(xì)胞會(huì)根據(jù)天空中的偏振光做出反應(yīng)，它們所借助的也就是所謂的“太陽羅盤”。

但是在蒼蠅大腦中新發(fā)現(xiàn)的“羅盤”，其工作方式更像哺乳動(dòng)物中的方向辨識(shí)細(xì)胞，方向辨識(shí)細(xì)胞會(huì)根據(jù)周圍環(huán)境中的地標(biāo)為動(dòng)物快速建立一種方向系統(tǒng)。Jayaraman對(duì)《BBC新聞》稱：“我們需要觀察蒼蠅的運(yùn)動(dòng)是否與這種羅盤的功能相關(guān)，而且這是我們?cè)谝恢换铙w動(dòng)物中唯一能夠觀察到的?！?/p>

Jayaraman博士和他的同事Johannes Seelig創(chuàng)建了一個(gè)試驗(yàn)系統(tǒng)，他們對(duì)試驗(yàn)所用的蒼蠅進(jìn)行了操控，這樣當(dāng)它的腦細(xì)胞活動(dòng)時(shí)就會(huì)發(fā)光。他們把蒼蠅粘到一根金屬棒上并且進(jìn)行固定，然后借助一臺(tái)強(qiáng)大的激光顯微鏡觀察它的大腦。

研究發(fā)現(xiàn)，蒼蠅與哺乳動(dòng)物的狀況有所不同，哺乳動(dòng)物大腦內(nèi)的這種方向辨識(shí)細(xì)胞似乎相當(dāng)分散，而蒼蠅的大腦羅盤似乎集中在一個(gè)被稱為橢球體的特定區(qū)域。這意味著研究人員們能夠放大這個(gè)區(qū)域并且觀察大腦羅盤的運(yùn)行。

考慮到如此小的大腦進(jìn)行這種運(yùn)算，研究人員們認(rèn)為這種羅盤事實(shí)上異常復(fù)雜。Jayaraman稱：“蒼蠅或許能夠讓我們了解，包括我們?nèi)祟愒趦?nèi)的這些較大的大腦如何完成類似的任務(wù)。”倫敦大學(xué)的Kate Jeffery教授專門從事哺乳動(dòng)物方向辨識(shí)細(xì)胞的研究，她認(rèn)為蒼蠅的這種方向判斷更像一種認(rèn)知，這是相當(dāng)酷的事情。

——原載《騰訊科學(xué)》，2015-05-15

過客文

基金項(xiàng)目:國家自然科學(xué)基金(31070188);中國濕地博物館重點(diǎn)項(xiàng)目(cwm2012-w01);大學(xué)生科技創(chuàng)新項(xiàng)目(2014R412044;3122013240240)。

*通信作者(Corresponding author):季夢(mèng)成,Tel:+86-571-63742250;E-mail:mchji@zafu.edu.cn

第一作者聯(lián)系方式:洪春桃,E-mail:236838548@qq.com

收稿日期(Received):2014-10-16;接受日期(Accepted):2014-10-30;網(wǎng)絡(luò)出版日期(Published online):2015-05-19

URL:http://www.cnki.net/kcms/detail/33.1247.s.20150519.1339.010.html