果蠅的探索與利用策略：飢餓狀態下的行為平衡

這篇論文研究了果蠅在尋找到食物後如何在探索環境與利用現有資源之間進行平衡，並探討了這種行為背後的內在機制。研究者使用高解析度的移動軌跡數據，將果蠅的行為分為多個階段，包括尋找食物、離開食物、環形搜索等，並分析了這些行為如何隨著時間、飢餓程度及生理狀態而變化。

研究發現，果蠅在發現食物後，最初會集中在食物周圍進行搜索，隨著時間的推移，它們的搜索範圍逐漸擴大。這種行為轉變是由飽食感驅動的，因為飽足後果蠅會減少在食物周圍的停留時間，並開始探索更遠的區域。此外，飢餓狀態延長的果蠅會更快找到食物，並在食物周圍停留更長時間，表現出更強的局部探索行為。

圖1：果蠅的本地搜索行為。圖中顯示了果蠅在發現食物後的行為軌跡，並將其分為不同的行為階段，如到訪、環形搜索、離開等。不同顏色的線代表了果蠅在不同階段的行為模式，展示了搜索範圍隨著時間的逐漸擴大。

圖2：飢餓狀態對果蠅搜索行為的影響。這張圖比較了經過24小時和40小時飢餓的果蠅在搜索行為上的差異。圖中展示了飢餓時間越長，果蠅越快找到食物並在食物周圍停留更長時間，表現出更強的局部探索行為。

為了進一步理解這些行為背後的機制，研究者通過光遺傳技術模擬了糖感覺神經元的激活，並發現這種模擬無法完全重現實際食物引發的搜索行為，這表明營養反饋在決定搜索模式中起著關鍵作用。此外，通過對濕度感知的遺傳擾動，研究顯示濕度感知可能在果蠅長距離搜索中的導航中發揮作用。

總結來說，這篇論文揭示了果蠅在食物搜索中的動態平衡，並強調了飢餓和飽食狀態在調控行為策略中的重要性，為理解動物在自然環境中的複雜決策過程提供了新的見解。

撰文：李庚翰

資料來源：Goldschmidt, D., Guo, Y., Chitnis, S. S., Christoforou, C., Turner-Evans, D., Ribeiro, C., ... & Haberkern, H. (2024). Exploration and exploitation are flexibly balanced during local search in flies. bioRxiv, 2024-06.