基於果蠅大腦水平系統對視覺及行走表現的控制過程
果蠅，有其本身具有的簡單性，而又因為其具有對空間方向感的良好感知，對果蠅導航以及視覺空間感知能力的研究一直都是研究者熱衷的話題。果蠅的行走及飛行能力要由其對視覺訊號的輸入、對移動角度的判斷、以及對速度的感知等諸多能力的整合。由此，合理的推斷便是果蠅大腦中可能存在這樣的一個系統，其功能扮演著對上述諸多能力的整合過程。Terufumi Fujiwara等人日前發表在Nature Neuroscience（《自然神經科學》）的一篇文獻中，便對此進行了較為深入的實驗研究。
Terufumi Fujiwara等人在前人研究的基礎上，對果蠅大腦中的水平系統（Horizontal System，HS）與視覺訊號及角度與速度感知等能力進行了分析。水平系統是存在於果蠅大腦視神經葉（optic lobes）當中的一組神經，其與垂直系統（Vertical System，VS）的共同作用，使果蠅在飛行當中保持穩定及對環境的準確反饋。研究中，Terufumi Fujiwara等人將果蠅剪除翅膀之後置於圓形球體當中，並放置於環形LED熒幕當中使其隨意行走，通過球體相對旋轉方向及果蠅大腦不同區域的動作電位（action potential）來分析其行為與腦活性的關係。結果顯示，水平系統（HS）細胞的活性與果蠅身體的移動是完全不同的兩個過程，而兩者之間由有很緊密的聯繫。行走觸發果蠅對角度的選擇和行走速度的敏感度，而這樣的感知回饋至大腦中，形成對行為狀態的感知，而水平系統細胞則從中感知到相關訊息。進一步的，Terufumi Fujiwara研究發現，正是水平系統編碼了果蠅在黑暗環境下的角度轉向和行走速度。最後，Terufumi Fujiwara研究指出，果蠅大腦當中水平系統的細胞是分配於左右兩側的，而左右兩側水平系統中活躍細胞數量的相對數量形成了果蠅不同行走朝向的差異。以上研究結果進一步證明了果蠅水平系統的重要性，也進一步揭開了果蠅視覺訊號與空間移動行為之間關係的神秘面紗。
原始論文：
Fujiwara, T., Cruz, T. L., Bohnslav, J. P.,
& Chiappe, M. E. (2017). A faithful internal representation of walking
movements in the Drosophila visual system. Nature neuroscience, 20(1),
72-81.
撰稿人：韓睿
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