模擬果蠅大腦的空間記憶迴路
空間記憶(spatial memory)，是一種生物能夠感知、辨認和記錄周遭環境的記憶。舉個例子來說，當我們處在黑暗的房間裡，依然可以知道房門的位置，而不至於迷失方向感，這就是一種空間記憶。對於如何維持空間記憶，一直是許多人感興趣的問題，在過去的研究中，許多科學家提出了齧齒目動物或昆蟲對於頭向系統(head-direction system)的相關神經網路模型，但因為缺少單一神經元的資料，使得這些模型趨於假設性。而在清華大學蘇大舜等人提出的模型，透過細胞尺度神經網路體(single-cell-level connectome)的方式，描述果蠅如何藉由兩種不同的神經迴路，來達成維持空間方向感，和進行角度路徑積分(angular path integration)等兩種功能。
這篇論文所提出的模型，主要牽涉到果蠅大腦中央複合體(central complex)的兩個腦區(neuropil) -- PB(protocerebral bridge)、EB(ellipsoid body)。根據研究，PB可以被劃分為左右各9個區域，而EB似於甜甜圈構造，可以像切披薩的方式將EB劃分為左右各8個區域，先前的研究指出，果蠅的視野可以對應到360度的環狀EB，而且EB上具有區域活性(active bump)，此區域活性可視為一種空間記憶。模型中使用了3種神經元，分別是EIP、PEI、PEN神經元，EIP神經元將訊號從EB傳向PB，PEI、PEN神經元將訊號從PB傳往EB，只是這兩種神經元在PB上的分布有些小區別，也因此這個模型透過這三種神經元，組成兩種神經迴路，來模擬果蠅的行為。
在蘇大舜的模型中使用了三種神經元，一種從EB傳向PB，另外二種從PB傳向EB，這三種神經元組成了二種神經迴路，分別具有不同的功能。第一個神經迴路可以在EB和PB的區域內形成回饋，因此可以將訊號鎖定在EB的某個區域上，並且被推測這可能是果蠅能夠維持空間記憶的一種機制。而第二個神經迴路，能夠將訊號順時針或是逆時針傳向另一塊鄰近的EB區域，而如何決定訊號要往哪個方向傳送，根據模型，可能是整合了果蠅行走時身體旋轉的訊息，透過此迴路，即使果蠅在黑暗中轉動了身體，依然可以不斷更新EB上活性區域的位置，使得果蠅能大致記得他所要追尋的目標。透過這二種神經迴路，可以簡單的描述當果蠅面對外在視覺刺激，如何去記憶和追蹤的行為。
蘇大舜等人對於果蠅維持和更新空間方向感提出了一個假設模型，且模型也吻合過去研究中的部分實驗結果，同時也對於果蠅的一些行為特徵有了解釋的依據。
原始論文：
Su, T.-S., Lee, W.-J., Huang, Y.-C., Wang, C.-T. &Lo, C.-C. Coupled symmetric and asymmetric circuits underlying spatial orientation in fruit flies. Nat. Commun. 8, 139 (2017).
https://www.nature.com/articles/s41467-017-00191-6
撰稿：黃宣霈
這篇論文所提出的模型，主要牽涉到果蠅大腦中央複合體(central complex)的兩個腦區(neuropil) -- PB(protocerebral bridge)、EB(ellipsoid body)。根據研究，PB可以被劃分為左右各9個區域，而EB似於甜甜圈構造，可以像切披薩的方式將EB劃分為左右各8個區域，先前的研究指出，果蠅的視野可以對應到360度的環狀EB，而且EB上具有區域活性(active bump)，此區域活性可視為一種空間記憶。模型中使用了3種神經元，分別是EIP、PEI、PEN神經元，EIP神經元將訊號從EB傳向PB，PEI、PEN神經元將訊號從PB傳往EB，只是這兩種神經元在PB上的分布有些小區別，也因此這個模型透過這三種神經元，組成兩種神經迴路，來模擬果蠅的行為。
在蘇大舜的模型中使用了三種神經元，一種從EB傳向PB，另外二種從PB傳向EB，這三種神經元組成了二種神經迴路，分別具有不同的功能。第一個神經迴路可以在EB和PB的區域內形成回饋，因此可以將訊號鎖定在EB的某個區域上，並且被推測這可能是果蠅能夠維持空間記憶的一種機制。而第二個神經迴路，能夠將訊號順時針或是逆時針傳向另一塊鄰近的EB區域，而如何決定訊號要往哪個方向傳送，根據模型，可能是整合了果蠅行走時身體旋轉的訊息，透過此迴路，即使果蠅在黑暗中轉動了身體，依然可以不斷更新EB上活性區域的位置，使得果蠅能大致記得他所要追尋的目標。透過這二種神經迴路，可以簡單的描述當果蠅面對外在視覺刺激，如何去記憶和追蹤的行為。
蘇大舜等人對於果蠅維持和更新空間方向感提出了一個假設模型，且模型也吻合過去研究中的部分實驗結果，同時也對於果蠅的一些行為特徵有了解釋的依據。
原始論文：
Su, T.-S., Lee, W.-J., Huang, Y.-C., Wang, C.-T. &Lo, C.-C. Coupled symmetric and asymmetric circuits underlying spatial orientation in fruit flies. Nat. Commun. 8, 139 (2017).
https://www.nature.com/articles/s41467-017-00191-6
撰稿：黃宣霈
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