從行為到神經----探尋果蠅全腦神經的功能

果蠅，顧名思義，就是生長在水果上面的微小昆蟲。如果我們把家中吃剩的葡萄放置在外面一段時間，葡萄周圍便會飛舞著很多小小的果蠅。相對於人類860億顆神經元的“超級大腦”來說，果蠅區區10萬多顆神經元確實顯得渺小很多。然而麻雀雖小，五臟俱全。果蠅依然可以完成攻擊、移動、求偶行為、睡眠、記憶能力等諸多功能，甚至還有研究表明，果蠅會產生焦慮和緊張的情緒！這樣看來，區區10萬多顆神經元也能完成很多複雜的行為。探究果蠅全腦神經的功能，不僅能解構果蠅本身的奧秘，也會對人類全腦的研究提供很大的幫助。日前，Alice A. Robie等人耗時一年半，通過對超過40萬隻果蠅行為的拍攝，探究了果蠅行為與神經之間的關係，並且將研究結果發表在《細胞》（《cell》）刊物中。

Alice A. Robie的研究團隊中使用研究果蠅經典的GAL4-UAS系統作為研究工具，在拍攝表達在果蠅身上不同腦區的2204個基因型而產生的果蠅的熒光蛋白圖像（fluorescent protein image）並且做腦區比對記錄后，培養出可以通過溫度調控從而表達特定神經元活化功能的果蠅，將其放置於特定的研究儀器當中一段時間而觀察並記錄其包括振翅、後退、求偶行為、跳躍等諸多行為，將此40萬隻果蠅的行為記錄與其相對應的2204個基因型對應的腦區進行相關性分析，在對果蠅的腦區進行更為精確的劃分及比對後，從一定程度上分析出果蠅的“行為解剖圖”（behavior-anatomy maps）。例如，在涉及到果蠅行走的行為時，果蠅腦中的“橢球體”（Ellipsoid body）的R2-R4兩個環狀結構便扮演著重要的角色。此研究從新的研究技術和手段當中探究果蠅行為與神經之間的關係，從而大大提升了以往對果蠅神經功能研究的效率。雖然將來亦需要更為精確化的對果蠅腦區及更為複雜的行為進行劃分及研究，Alice A. Robie的研究團隊無疑為研究果蠅全腦及人類全腦功能做出了重要貢獻。

原始論文：

Robie, A. A., Hirokawa, J., Edwards, A. W., Umayam, L. A., Lee, A., Phillips, M. L., ... & Reiser, M. B. (2017). Mapping the Neural Substrates of Behavior. Cell, 170(2), 393-406.
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S009286741730716X

撰稿人：韓睿