Freeze or Flee?

如果有一天一棟20層高的大樓基部損毀倒塌，剛好你走在倒塌大樓的黑影區塊內，你會有什麼反射性的反應？面對迫近的物體 (looming objects)，生物正常反射性動作通常是僵止 (freeze) 和逃跑 (flee)，在不同生物物種上已經觀察到有腦區對此刺激有反應，但當中的 freeze or flee 的機制至今依然不明確。

近期 Nature 刊登一篇有關果蠅對迫近物體的反應。實驗設置是讓果蠅在一個封閉的圓盤內，上方放置 144Hz 電腦螢幕顯示放大的黑影營造迫近的視覺效果，實驗時間十分鐘，前五分鐘無黑影讓果蠅熟悉環境，後五分鐘每隔一分鐘給視覺刺激，每次黑影逐漸放大長達一秒，而實驗對照組使用數量持續增加但不放大的黑點。

實驗結果顯示，果蠅在面對迫近黑影的反應和預期的一樣，只有僵止或逃跑，而僵止的果蠅數量大於逃跑的果蠅數量。一部分僵止的果蠅在黑影放大之後會有短暫而迅速的像素移動 (pixel movement)，科學家推測是果蠅受到驚嚇而跳走的反應。另外，他們也發現選擇僵止的果蠅，有一部分在第一個黑影放大結束後持續一分鐘維持不動，有些甚至全程都維持僵止的狀態。選擇逃跑的果蠅，在黑影開始放大的時候有顯著的移動速度變化，也有一些果蠅的反應是停頓了再逃跑。科學家也觀察到果蠅的逃跑方向並不是隨機，而是往遠離黑影移動的方向逃跑。最後他們統計了經過 20 次迫近實驗的果蠅反應，發現僵止不動的果蠅數量會隨著次數增加變多。

最有趣的實驗結果是，果蠅選擇僵止或逃跑的條件，是取決於黑影迫近當下的移動速度。科學家分析的結果顯示，在迫近當下，移動速度越低的果蠅選擇僵止的機率越高，而移動速度越高的果蠅選擇逃跑的機率越高。另外，他們在尋找此反應的機制的時候，發現一條神經線路，DNp09，它的樹突 (dendrites) 延伸到 posterior protocerebrum 的視覺區塊，而很長的軸突 (axon) 延伸到ventral nerve cords, posterior slope 和 gnathal ganglion 等運動神經區塊。他們發現這條線路控制了果蠅僵止的反應，換言之如果利用技術將此神經抑制，則果蠅對迫近物體大部分只會做出逃跑的反應。

文章中的討論區提到，雖然得出 freeze or flee 的反應是與果蠅當下移動速度有關，但有其他理論解釋可能與運動神經或視覺神經有關，所以實際機制還需要更深入的探討和不同實驗設置的分析，但能確定的是在面對迫近物體，要 freeze 還是 flee，是受當下的運動速度影響而選擇的。

撰稿：薛又齊

原文：Speed dependent descending control of freezing behavior in Drosophila melanogaster. Nature Communications volume 9, Article number: 3697 (2018). Ricardo Zacarias, Shigehiro Namiki, Gwyneth M. Card, Maria Luisa Vasconcelos & Marta A. Moita.

連結：https://www.nature.com/articles/s41467-018-05875-1