果蠅的方向移動視覺機制

在視覺上移動方向的判斷對動物來說至關重要,偵測視覺方向的模型也被廣泛的研究,如Hassenstein-Reichardt模型,Barlow-Levick模型等,基本上這些模型會假設視覺信號會分別經過平行的ON/OFF通道的運算來判斷移動方向為偏好方向(preferred direction)或無效方向(null direction)。這些模型很好的解釋了訊號在視覺網路是如何被處理,但要找到完整的生理解剖學的證據仍然相當困難。Alexander Borst長年集中對果蠅的視覺神經迴路進行研究,最近根據最新的生理學證據提出了視覺模型架構。 

電子顯微鏡及鈣離子成像的研究表明果蠅髓質(medulla)中的Mi9細胞作為偏好方向訊號輸入,Mi1和Tm3作為中央端輸入及Mi4為無效方向輸入,這些細胞作為輸入端連接到下游的T4細胞進行訊號處理判斷視覺移動方向。一些新的免疫組織化學研究表明這些神經突觸的興奮或抑制性質。綜合這些證據Borst提出了新的理論模型(如附圖),這個模型以RC電路為架構重現在不同方向視覺刺激下神經膜電位的變化。未來要理解這些視覺機制的細節仍然需要更多實驗去證實,探討視覺移動的感知仍然會是很有趣的議題。 

撰稿:高暐哲

原始論文及附圖:Borst, A. (2018). A biophysical mechanism for preferred direction enhancement in fly motion vision. PLoS computational biology, 14(6), e1006240.

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