果蠅如何透過六邊形排列的複眼計算光流

使用視覺系統在環境中導航的生物在空間中移動時，不同類型的運動會引發不同的全局光流，而他們需要去檢測和計算這些訊號，藉此導航飛行。果蠅的方向選擇性細胞是T4、T5細胞，分別對移動的ON、OFF訊號敏感，透過比較空間中相鄰點的輸入計算局部運動。圖1為果蠅的視覺系統。

圖1: (A) 果蠅的視覺系統。Re: 視網膜；La: 椎板；Me: 髓質；Lo:小葉；Lp: 小葉板。 (B) 小葉板細部分層。

在 Science Advances 這篇研究中，作者認為果蠅對運動的編碼對應到複眼的六邊形結構，能夠偵測六個方向的運動，而非四個方向。他們在 T4、T5 軸突末端對GCaMPF6 進行成像，紀錄其對於不同刺激的響應。在圖二可以發現，A、B兩層個別橫跨了近120度的視覺刺激，而C、D個別覆蓋約60度範圍。再把A、B層的神經元分成腹側、背側時，A.I主要分布在0~60度，A.II 則是300~360度，B.I 為120~180度，B.II 則是180~240度，再加上 C、D，就可以得到分別對六個方向的敏感的神經元分佈。

圖2: 小葉板不同層對於刺激的響應。

這篇研究認為果蠅 T4、T5 分成六個亞型，編碼特定的光流模式，包含平移和旋轉的自運動訊息，這也符合飛行過程中，更大的自由度、增加的平移和旋轉運動模式的複雜性。T4、T5再將訊息傳給下游LPTC，有助LPTC對自運動編碼。

撰文：吳芯瑀

原文：Henning, Miriam, et al. "Populations of local direction–selective cells encode global motion patterns generated by self-motion." Science advances 8.31 (2022): eabi7112.