果蠅不只是追著氣味走：一種基於方向記憶的導航策略
https://longing-wishbone-762.notion.site/3c77409d3c3f806f8b9aece008ceb432 2026 年 2 月發布在 Nature 上的 A vector-based strategy for olfactory navigation in Drosophila 最近引起了我的關注。這篇研究探討一個很重要的問題：簡單動物在追蹤氣味時，究竟單純依靠感覺與運動系統 (sensory-motor system) 做出反應，還是也涉及記憶與方向更新等更接近導航的機制。 該研究從多個角度進行驗證，包括自行設計的氣流 / 氣味虛擬長廊、FC2 與 EPG 的雙光子鈣成像(two-photon calcium imaging)、EPG 抑制，以及 Orco+ 嗅覺感覺神經元的光遺傳刺激，藉此同時活化雙側觸角，以排除左右觸角訊號差異的影響。其中最主要的實驗來自氣味長廊系統：果蠅固定在氣浮球上，系統根據球的旋轉推估牠在虛擬二維空間中的位置；當虛擬位置進入長廊時送出蘋果醋氣味，離開時切回乾淨空氣。同時，送風管會隨果蠅頭向旋轉，使風向在異心座標 (allocentric coordinates) 中保持固定。 作者首先發現，果蠅並不是單純待在有吸引力的氣味中，而會沿著羽流單側邊界反覆進出：進入氣味後短暫迎風前進，接著快速轉出羽流，離開後則行走一段距離，再重新返回同一側邊界。作者將這種行為稱為邊界追蹤 (edge tracking) 。即使將羽流內的氣味濃度設為固定，甚至讓濃度沿上風方向降低，這個行為仍然存在，因此它並不單純依賴濃度越高代表越接近來源。 接著作者把氣味長廊相對固定風向旋轉成 0°、45° 和 90°。這些角度指的是羽流長軸與風向之間的夾角。0° 羽流與風向平行，果蠅離開後主要需要橫風 (crosswind) 返回；90° 羽流與風向垂直，果蠅從上風側離開後反而必須向下風走才能重新進入。實驗結果顯示，果蠅確實會依照先前追蹤的羽流幾何選擇不同的返回方向，甚至在 90° 條件下暫時違反原本常見的迎風偏好。 這使得行為不像是單純的聞不到就搜尋，而比較像我記得應該往哪個方向回去。作者進一步在果蠅追蹤羽流一段時間後，直接把羽流移除。儘管此時果蠅已經完全聞不到氣味，卻仍會沿著原本的返回方向持續行走數十秒。 另一個更精巧的實驗是跳動...
