內(nèi)置“指南針”幫果蠅導(dǎo)航

圖片來源：《自然》

5月22日，發(fā)表在《自然》雜志的一篇論文報告了果蠅在導(dǎo)航過程中保持朝向感所依賴的神經(jīng)回路。這項研究能為研究其他動物（比如螞蟻、蜜蜂和嚙齒類動物等）的空間導(dǎo)航能力帶來啟發(fā)，且能加深人們對大腦如何將變化中的輸入整合為持續(xù)活動的理解。

包括鳥類、哺乳動物和昆蟲在內(nèi)的許多動物都能利用天生的朝向感找到環(huán)境中的一些特定地點，比如巢穴和食物來源等；在沒有視覺路標(biāo)的情況下，動物仍然能保持這種朝向感。此前，有研究表明，空間導(dǎo)航在一定程度上依賴于朝向神經(jīng)元，在包括嚙齒動物和果蠅在內(nèi)的一些物種中，朝向神經(jīng)元是它們的“內(nèi)置指南針”。

先前的研究在果蠅腦部識別出一個甜甜圈狀的區(qū)域，在這一區(qū)域周圍，研究者能在動物移動時觀測到神經(jīng)活動，就像指針在指南針表盤上轉(zhuǎn)動一樣。

美國洛克菲勒大學(xué)的Gaby Maimon及同事描述了這種類似指南針的活動背后的神經(jīng)回路。研究者讓果蠅在位于虛擬背景中心的一個氣墊球上行走，背景中或有明亮的視覺路標(biāo)，或是黑暗的。

研究人員在果蠅腦部找到了一組使指南針“指針”順時針或逆時針轉(zhuǎn)動，從而在轉(zhuǎn)向時調(diào)整其朝向感的神經(jīng)元。這種轉(zhuǎn)向神經(jīng)元有兩種亞型，P-EN1（可能是轉(zhuǎn)向之初的“油門”，也可能承擔(dān)了其他與朝向有關(guān)的功能）和P-EN2（可能是轉(zhuǎn)向結(jié)束時的“剎車”），使得朝向系統(tǒng)能準(zhǔn)確地在黑暗中追蹤果蠅的方向。

這種神經(jīng)轉(zhuǎn)向機制與根據(jù)嚙齒類動物朝向細胞提出的模型擁有一些關(guān)鍵的共同特征，這表明昆蟲和哺乳動物在導(dǎo)航過程中調(diào)整朝向時可能利用了同樣的神經(jīng)回路結(jié)構(gòu)。

(來源：中國科學(xué)報)