果蠅如何看世界？——重建果蠅視覺運動訊息的神經迴路
在自然界中，不論是掠食者或獵物，處理視覺資訊，做到了解自我運動、他人運動和環境結構都相當重要，如此才能躲避危險或者導航方向；而最好拿來研究的生物即是果蠅。
果蠅的視覺訊號從光感受器，接著傳遞到lamina、medulla、lobula、lobula plate 四層，並傳到腦中整合訊號（如圖一）。在這過程中，訊號又會分成兩通道，分別是 ON 通道（響應亮邊緣運動）和 OFF 通道（響應暗邊緣運動），分別由 T4 和 T5 神經元處理。T4、T5 分別又有四種亞型，分別處理由前到後、由後到前、由上到下、由下到上的運動。然而，雖然知道T4、T5有這樣的方向選擇性機制，但目前仍不太清楚T4、T5細胞中的活性如何傳播到下游神經。在 Current Biology 這篇論文中，他們藉由 3D 電子顯微鏡的資料，觀察黑腹果蠅視覺系統的神經連結，找到 lobula plate 中神經元和 T4、T5 的連結。
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| 圖一：果蠅的視覺系統。 |
他們發現，在 lobula plate 中與T4、T5有連結的神經，基本上都會接收兩者的輸入，而且對 T5 有一致的偏差（T4:45.4%、T5 54.6%，如圖二）；這說明整合了T4、T5訊號的神經應該對明亮和黑暗的移動邊緣都有響應，且對黑暗邊緣更敏感。
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| 圖二：比較T4輸出和T5輸出到神經的平均突觸數量 |
此外，他們也找到了在 lobula plate 四層中，相反方向的兩層會互相抑制，形成運動對抗的神經元（LPi）。先前的研究只描述了第三、第四層間的神經（LPi3-4, LPi4-3），他們成功重建了第一層和第二層間的LPi1-2, LPi2-1。（圖三A）
還有個有趣的例子是他們看見Y11和Y12兩群細胞，分別和T4、T5的一三層、二四層互相連結，這代表或許他們可以處理對角線方向的運動。（圖三B）
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| 圖三：(a) LPi 抑制反方向的訊號，實現運動對抗。(b) Y11整合了前到後和往上的運動，Y12整合了後到前和往下的運動，可能實現斜角方向的運動偵測。 |
3D-EM的重建過程發現了許多T4、T5 神經元的連結分佈，可以更加了解神經之間的傳遞。透過瞭解這些訊號的傳遞，可以讓我們探索更多視覺運動的計算，除了更了解運動偵測機制，或許也能運用在生物啟發的視覺計算。
撰文：吳芯瑀
Reference
1. Shinomiya, Kazunori, et al. "Neuronal circuits integrating visual motion information in Drosophila melanogaster." Current Biology 32.16 (2022): 3529-3544.
2. Erginkaya, Mert, and M. Eugenia Chiappe. "Motion vision: Drosophila neural pathways that go with the visual flow." Current Biology 32.16 (2022): R881-R883.APA
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