果蠅的“內置指南針”被發現 可加強人們對大腦的理解

英國《自然》雜志22日發表論文稱，美國科學家發現了生物的“內置指南針”——果蠅在導航過程中保持方向感所依賴的神經回路，以及轉向神經元的“油門”和“剎車”。這項研究不僅能為研究其它動物的空間導航能力帶來啟發，更重要的是，還能加深我們對大腦如何將變化中的輸入整合為持續活動的理解。

包括哺乳動物、鳥類和昆虫在內的許多動物，能利用天生的方向感找到環境中的一些特定地點，比如巢穴和食物來源等。更奇妙的是，在沒有視覺路標的情況下，動物仍能保持這種朝向感。此前，有研究表明，空間導航在一定程度上依賴於朝向神經元（Head-direction neurons），在包括嚙齒動物和果蠅在內的一些物種中，朝向神經元是生物的“內置指南針”。

在先前的研究中，科學家們曾在果蠅腦部識別出一個類似甜甜圈狀的區域，在這一區域周圍，研究人員能在動物移動時觀測到神經活動，就像指針在指南針表面上轉動一樣。

此次，洛克菲勒大學研究人員蓋比·邁蒙及其同事描述了這種類似指南針的活動背后的神經回路。團隊讓果蠅在位於虛擬背景中心的一個氣墊球上行走，背景中有明亮或黑暗的視覺路標。他們在果蠅腦部找到了一組使指南針“指針”順時針或逆時針轉動，從而在轉向時調整其朝向感的神經元。

這種轉向神經元有兩種亞型，一種叫P-EN1，像是轉向之初的“油門”，可能承擔了其他與朝向有關的功能﹔另一種叫P-EN2，可能是轉向結束時的“剎車”，它可使朝向系統准確地在黑暗中追蹤果蠅的方向。

這種神經轉向機制與根據嚙齒類動物朝向細胞提出的模型，擁有一些關鍵的共同特征，這表明昆虫和哺乳動物在導航過程中調整朝向時可能利用了同樣的神經回路結構。

總編輯圈點

動物辨識方向能力是近幾年一個研究熱點，中國科學家在這方面也頗有建樹。大家逐漸意識到，“找到北”這一對動物事關存亡的能力，有不同的實現路徑，有些動物是通過磁、光感應，有些則是通過對轉向的記憶。有一些人類部族也有驚人的辨向能力，機制是什麼？搞清楚這點，對我們研制出能認路的人工智能也大有裨益。（記者張夢然）