費洛蒙能左右果蠅的移動？

小時候聽過自然老師說螞蟻釋放費洛蒙來傳遞不同的訊息，費洛蒙留下的痕跡讓同類能沿著記號找到食物、巢穴或者避開危險。果蠅也被發現有類似的情形，會釋放化學物質進行訊息交流，因此作者想了解果蠅透過記得路徑積分（Path Integration）的導航策略是否也有受到費洛蒙影響。

費洛蒙實驗（Pheromone experiment）用來測試果蠅是否會透過費洛蒙的影響而重複拜訪相同的位置。首先，讓一群Emitter果蠅在獎勵區受到紅光刺激後，果蠅腦內的獎勵機制啟動並且會在獎勵區（Reward zone，RZ）內留下化學物質作為記號，移出Emitter果蠅後，接著放入Naïve果蠅自由地在競技場中移動，從結果發現用來測試的這群Naïve果蠅在沒有刺激的黑暗環境中也會移動到獎勵區，說明了即使在沒有Reward的情況下，化學物質確實會影響果蠅的導航方向（Fig1）。

Fig1. 費洛蒙實驗：Emitter果蠅留下的記號是否影響Naïve果蠅的行為。(A) 20cm的競技場Naïve果蠅自由移動。RZ：獎勵區（Reward Zone）。Slider：將一群Emitter果蠅直接移入與移出獎勵區。(B) 上：實驗的時間線。前30min紅光刺激RZ內的Emitter果蠅（對照組：沒有Emitter果蠅），移除Emitter果蠅後，放入Naïve果蠅在20cm的競技場自由移動30min並記錄位置。下：Naïve果蠅在20cm的競技場的位置分布。(C) Naïve果蠅在RZ內的時間。(D) 不同階段獎勵區域放大圖。左：放入Emitter果蠅之前。右：放入Emitter果蠅之後。(原文Figure 1)

遷移實驗（Displacement experiment）用來測試果蠅的移動是基於記憶（虛擬獎勵區）還是根據留下的化學記號（實際獎勵區）。實驗的結果顯示，將果蠅移動遠離實際獎勵區內的化學記號後，果蠅移動到虛構的獎勵區的比例多於在實際獎勵區，說明了果蠅記住了獎勵位置的距離和方向，即使存在費洛蒙的情況下，也會根據路徑積分的導航策略移動（Fig2）。

Fig2. 遷移實驗：移動後的果蠅會移動到之前留下化學記號的區域還是根據記憶移動到相對位置。(A) 實際獎勵區（Actual RZ）：在刺激階段當果蠅進入時紅光照射此區域，果蠅腦內的獎勵機制啟動並且會留下化學物質。虛擬獎勵區（Fictive RZ）：將果蠅移動一小段距離（遷移階段）後，根據一開始果蠅與實際獎勵區（Actual RZ）計算得出的相對位置。(B) 實驗的時間線。果蠅在黑暗中自由探索5min，在60s刺激階段當果蠅到實際獎勵區會開啟紅光（對照組：不開啟紅光），後刺激階段則是等果蠅移動到Slider移動一小段距離後，再進行100s測試階段。(C) 果蠅在60cm競技場的位置分布。(D) 測試階段果蠅在60cm競技場的位置分布。(E) 果蠅在實際與虛擬獎勵區的花費時間。(原文Figure 2、3)

撰文：余旻珊

參考文獻：

Titova AV, Kau BE, Tibor S, Mach J, Vo-Doan TT, Wittlinger M, Straw AD. Displacement experiments provide evidence for path integration in Drosophila. J Exp Biol. 2023 Jun 15;226(12):jeb245289. doi: 10.1242/jeb.245289. Epub 2023 Jun 16. PMID: 37226998; PMCID: PMC10281513.