果蠅在虛擬實境中的位置學習能力

在自然環境中，動物會面臨各種潛在的危險，例如：掠食者、陷阱和不利的環境條件等。它們會經由空間導航和位置學習（Place Learning）學習和記憶周圍環境的特定標誌、訊息，並且透過各種感官來辨識與建立對危險地點的聯結，在未來採取適當的行動保護自己，提高生存機會。

本篇論文想了解果蠅在虛擬實境設置中的位置學習方面的能力（Fig1）。首先在預備階段先讓果蠅熟悉環境，接著開啟IR雷射讓果蠅學習找到圓形競技場中的安全區，也就是亮條前方IR雷射關閉的區域（涼爽區域）。實驗結果發現果蠅不僅能夠找到安全區，甚至在IR雷射消失後，仍有果蠅能保留對安全區的記憶，甚至有一小部分果蠅能快速找到並長時間待安全區裡面，說明了透過操作制約（Operant conditioning）與視覺地標，果蠅能夠辨別並記住相對安全的位置（Fig2），這對於果蠅在導航、尋找資源和避免危險等方面具有重要意義，有助於未來更好地探索果蠅的行為和認知機制。

Fig1. 虛擬實境設備。 (A) 三個方向的角速度。(B) 果蠅放置於浮球上，IR LED讓攝影機在黑暗中也能記錄球的轉動。(C) Arduino控制圓形競技場內的亮條。(D) IR雷射通過鏡子聚焦加熱果蠅腹部，作為果蠅的懲罰刺激。(E) 圓形競技場的俯視圖。(原文Fig. 1、Fig. 3)

Fig2. 果蠅位置學習實驗。 (A) 預備階段（關閉IR雷射）讓果蠅自由探索，接著訓練階段開啟IR雷射刺激果蠅學習找到涼爽的區域，經過訓練後，在測試階段（關閉IR雷射）讓果蠅重新自由探索。(B) 果蠅初始位置在競技場中心的右邊30mm，亮條會出現在涼爽區域的方向。(C) 在10個Trial中Fly 11分別到達涼爽區花費的時間與軌跡。(D) 16隻果蠅分別在Exploring與Testing階段的軌跡以及300秒內在涼爽區域分別停留的時間。(E) Testing階段中最常待在涼爽區域Fly 4、Fly 6、Fly 11的軌跡。(原文Fig. 6、Fig. 8)

撰文：余旻珊

參考文獻：

Flores-Valle A, Seelig JD. A place learning assay for tethered walking Drosophila. J Neurosci Methods. 2022 Aug 1;378:109657. doi: 10.1016/j.jneumeth.2022.109657. Epub 2022 Jun 26. PMID: 35760146.