果蠅不再定中心？本體感覺如何調節視覺物體追蹤行為

這篇論文《Proprioception gates visual object fixation in flying flies》探討了果蠅（Drosophila melanogaster）在不同身體狀態下對視覺物體的追蹤行為，尤其是前視物體（如垂直條紋）的定中心行為。傳統上，研究人員利用「固定身體」（body-fixed）的方式將果蠅綁定在剛性支架上，使其無法自由轉向，並觀察其是否能將視覺中的條紋固定於視野中線（frontal fixation）。然而，本研究創新地使用了「無航向限制」（yaw-free）的磁懸浮繫留系統，允許果蠅自由旋轉其身體，從而模擬更自然的飛行情境。

研究結果顯示，當果蠅被固定時，它會積極調整翅膀運動以將視覺中的垂直條紋保持在中線位置，呈現出高增益的光學運動反應（optomotor response）；但當其身體可以自由旋轉時，即使視覺刺激相同，果蠅卻不再顯示出定中心行為，並傾向於忽略條紋的移動。這種差異並非源自視覺訊號，而是由本體感覺（proprioception）所驅動，即果蠅對自身運動的感知。

研究進一步使用視覺固定與開放回饋控制實驗，確認這種行為差異是因為固定身體時缺乏自然的本體回饋，導致內環（inner-loop）光動控制系統增益提升。實驗也發現，固定身體不僅改變了翅膀與頭部運動的協調性，還使其對小視野（如單一條紋）的反應增強。這種現象可能與果蠅體內的一種特殊感測器官──平衡棒（halteres）的「陀螺儀功能」有關，在自然狀態下，它們提供穩定的飛行控制回饋。

本研究挑戰了過去對果蠅視覺物體追蹤行為的理解，指出傳統「前視定中心」行為可能是由實驗裝置所引發的非自然高增益反應，而非果蠅自然的追蹤機制。研究強調未來在神經生理學和感知運動整合的研究中，應更重視本體感覺的角色，並審慎選擇實驗設計是否會誤導對自然行為的理解。

總結來說，該研究揭示了果蠅視覺物體追蹤行為背後的本體感覺調節機制，並為未來探討感覺運動整合與神經控制提供了嶄新的實驗框架與理論基礎。

撰文：李庚翰

資料來源：Rimniceanu, M., Currea, J. P., & Frye, M. A. (2023). Proprioception gates visual object fixation in flying flies. Current Biology, 33(8), 1459-1471.

https://doi.org/10.1016/j.cub.2023.03.018