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科学家们发现果蝇飞行导航的神经学机制
作者:佚名    出处:佚名    浏览次数:206(2017-9-6)
 
    最近,来自日本RIKEN脑科学研究所的科学家们发现了果蝇大脑中两种独立的,在飞行过程中形式导航功能的通路,相关结果发表在《Nature Neuroscience》杂志上。这项研究结合飞行刺激器以及激活神经元成像的手段,发现了果蝇大脑中与运动相关的两个区域。
    对于大部分动物来说,成功的导航对于寻找食物,躲避天敌以及交配都是必须的,它通常需要参考很多种不同类型的信息。根据首席研究者Hokto Kazama的说法:"动物在寻找食物的过程中如果能够对自己的来路进行记忆,那么将会大大节省花费的时间"。由于这一特征在昆虫以及哺乳动物中都十分常见,因此作者希望了解其中大脑的运行过程。
此前这类研究往往是在哺乳动物以及鸟类水平开展的,而Kazama等人在希望从果蝇身上寻找突破口。这是由于果蝇的大脑更为简单,而其在寻找食物以及躲避天敌方面具有惊人的能力。
    那么如何研究果蝇在飞行时的大脑变化呢?研究者们指出,其中最大的问题是需要在飞行期间对果蝇的大脑活性进行记录,而通常对大脑的研究需要首先将大脑固定,这又会妨碍果蝇的飞行。"我们设计了一个特别的飞行刺激器,在这个系统中,果蝇能够在头部被固定的状态下观察一些仿真的飞行场景。从而达到模拟飞行的目的"。在这个状态下,果蝇能够通过接收外部的多种信息产生自己在飞行的假象,从而做出相应的判断。
    之后,作者利用双关子钙成像的技术观察了果蝇大脑激活的情况。结果显示,果蝇大脑中一个叫做"bulb"的机构对于整合外部信息,优化导航路线具有重要的作用。在这个结构中,信息的处理是分开进行的。例如,一组bulb神经元能够携带与界标位置有关的信息,而另外一组神经元携带与将要到达的目的地的位置的信息。这两组分开的区域事实上时候两种独立的神经元回路调节的。这确保了多种信息在传递、加工过程中不会发生相互干扰。另外也能尽量减低对空间的占用。
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