控制果蠅飛行動作之運動系統的組織與功能

任何人曾經觀察昆蟲飛行動作的人都會讚嘆它的靈活與精巧,即使人類已經發明了各種飛行機械,其動作的複雜程度仍遠不能與微小的昆蟲相較。最近加州理工學院的研究幫助我們初步了解果蠅的肌肉如何控制飛行方向。

 果蠅飛行的肌肉分為提供飛行動力的動力肌(power muscles)與控制方向的轉向肌(steering muscles),其中轉向肌由12對肌肉組成,各由單一個神經元控制,而這12對肌肉在解剖上又可分為basalars, first axillaries, third axillaries和fourth axillaries四個肌群。Lindsay等人使用鈣離子成像的方法觀測果蠅肌肉的活動,實驗結果發現根據肌肉活動的型態可以分為兩種,持續活動的強直(tonic)肌,與及在進行轉向動作才有激烈反應的階段(phasic)肌,而四個肌群都至少配備一個強直肌及階段肌。各肌群的階段肌正好是當中型態上最大的肌肉,可能說明了階段肌在快速轉向動作的作用,而強直肌作用於維持飛行角度。位置固定的果蠅被給予視覺刺激以模擬各種飛行的旋轉方向,進一步表明每條轉向肌的飛行角度響應。一般果蠅的神經科學研究較多著重在感覺如視覺和嗅覺,果蠅的運動模式可以提供解讀果蠅大腦活動另外的線索。

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撰文者:高暐哲

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原始論文 T. Lindsay, A. Sustar, M. Dickinson The function and organization of the motor system controlling flight maneuvers in flies Curr. Biol., 27 (2017), pp. 345–358 http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2016.12.018

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