多巴胺D1受體信號對果蠅轉向行走的調節作用

對於人類做決定,最好的方式便是“在正確的時間做正確的事”。而對果蠅來說也是如此。日前,Benjamin Kottler等人在Current Biology期刊上發表的一篇研究性文章,就果蠅行走模式和相關腦區的功能做了較為深入的研究。

在研究中,Benjamin Kottler將減掉翅膀的果蠅放在一個35mm為直徑的圓盤中,觀察並記錄果蠅的行走軌跡。研究者使用兩種分析方式對正常果蠅進行界定:第一種叫做“中間回合間隔”(inter-bout interval,IBI),指的是一種突發性的停止過程。研究中指出,隨著果蠅訓練程度的深入,果蠅IBI的指數會逐漸下降;另一個分析方式稱之為“靠近角度”(approach angle)指的是果蠅接近圓盤邊緣的時候平均轉向的角度。正常的果蠅此角度的峰值集中在大約±65°~70°之間。

在接下來的實驗中,研究者嘗試調控FoxP基因的表達量對行走模式的影響,前人的研究已經指出,FoxP基因的表達涉及果蠅“做出決定”(decision-making)的行為,在此研究中更表明了,FoxP基因過度表達或表達不足都會降低“靠近角度”的峰值高度,說明了果蠅在接近邊緣時,更容易猶豫不決。

最後,研究者對果蠅多巴胺D1受體信號在果蠅“橢球體”(ellipsoid body)上的表達進行了調節,指出多巴胺D1受體信號在果蠅柱狀橢球體與腦橋之前的連接(columnar ellipsoid body-protocerebral bridge gall, E-PG neuron)以及橢球體R2/R4m環神經元的表達量會直接影響果蠅的行走模式,從而調節果蠅活動模式和轉向行為。此研究結果進一步說明果蠅中央複合體(central complex)對果蠅運動行為的重要調節作用,也進一步揭開了多巴胺D1受體信號對此一行為的調控作用。


撰稿人:韓睿


原始論文:
Kottler, B., Faville, R., Bridi, J. C., & Hirth, F. (2019). Inverse Control of Turning Behavior by Dopamine D1 Receptor Signaling in Columnar and Ring Neurons of the Central Complex in Drosophila. Current Biology.
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960982219300193


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