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果蠅如何在風中找到方向:中央複合體、PFN神經元與一場主動製造答案的飛行

https://longing-wishbone-762.notion.site/PFN-35c7409d3c3f806d9506e2775e9b5d16 2025年5月首次發布的一篇名為Central Complex representations of self-movement are sufficient to compute wind direction in flight的bioRxiv預印本,引起了我的關注。這篇研究的主題看似很小:果蠅在飛行時,怎麼知道風從哪裡來?但它背後牽涉的是一個更大的問題:當感官訊號本身不足以直接給出答案時,大腦能不能透過行為主動讓問題變得可解? 這篇研究並不是從零開始發現果蠅中央複合體(central complex, CX)與導航的關係。過去研究已經指出,中央複合體中的橢圓體(ellipsoid body, EB)、原腦橋(protocerebral bridge, PB)、結節(noduli, NO)與扇形體(fan-shaped body, FB),共同參與頭向(head direction)、自我運動(self-motion)、座標轉換(coordinate transformation)與行為選擇(action selection)。Hulse等人的中央複合體連接體研究,提供了這套網路的解剖藍圖,顯示中央複合體具有適合支援彈性導航、向量計算與情境依賴行為選擇的連接結構(Hulse et al., 2021)。Lyu等人的研究則進一步顯示,果蠅中央複合體能以向量計算(vector computation)建立外界座標中的移動方向,也就是外中心移動方向(allocentric travelling direction)(Lyu et al., 2022)。 May等人的研究站在這些基礎上,提出了一個更具挑戰性的問題:這些中央複合體中的自我運動表徵,是否足以讓果蠅推估一個無法直接感測的外部變數,也就是飛行中的環境風向(ambient wind direction)(May et al., 2025)? 這個問題聽起來直覺上很簡單。人站在風裡,感覺風打在臉上,就知道風大概從哪裡吹來。但如果你是一隻正在空中高速移動的果蠅,事情就不再單純。 果蠅感受到的氣流,不只是環境中原本存在的風。牠自己的飛行也會製造相對氣流(apparen...

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