Science：證實大腦中的一個神經元環路起著指南針的作用

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在一項新的研究中，來自美國霍華德-休斯醫學研究所的研究人員發現存在於果蠅大腦中間的一個神經元環路（a ring of neurons）起著指南針（compass）的作用，有助這種昆蟲知道它在何處，它去過哪裡和它將去往哪裡。他們解釋了他們如何擴展他們在兩年前開始的研究，以及他們的發現可能對哺乳動物的內部導航意味著什麼。相關研究結果於2017年5月4日在線發表在Science期刊上，論文標題為「Ring attractor dynamics in the Drosophila central brain」。

正如這些研究人員注意到的那樣，他們在兩年前已發現大約50個神經元在果蠅大腦中間形成一個環路，並且這個神經元環路似乎起著導航的作用。從那之後，他們研究了這個神經元環路如何可能有助這種昆蟲在環境中追蹤其行蹤。

為此，這些研究人員將果蠅固定在一根金屬棒上，這根金屬棒讓它們呆在原處。他們隨後在它們周圍播放虛擬現實場景，模擬在它們的自然環境中的運動。當果蠅扇動翅膀試圖在這種模擬的場景中飛行時，他們記錄了這個神經元環路中的神經活性。他們發現在這個神經元環路中，單個神經元簇集會依據果蠅試圖飛行的方向放電。

這些研究人員隨後對這個神經元環路中的一些神經元進行基因修飾，從而使得當接受光線照射時，這些神經元會被激活。這允許他們操縱這些果蠅接受到的關於它們的飛行路線的信息。給這些神經元照射光線導致這些果蠅不能夠在它們的環境中進行自我追蹤，這強烈地提示著他們的觀點是對的，即這個神經元環路類似於指南針。他們也開展了類似的實驗：讓這些果蠅在黑暗中飛行，結果發現儘管它們似乎分不清方向，但是並不清楚的是，這是由於他們的干擾，或者僅是因為它們在黑暗中具有較差的導航技巧。

正如這些研究人員指出的那樣，他們的研究提供證據證實了這個神經元環路的用途，但是並沒有解釋它的神經元是如何被激活的，或者果蠅如何接受來自這個神經元環路的信息和利用它輔助導航。他們計劃繼續開展他們的研究以便觀察他們是否能夠找到這些問題的答案。

原始出處：

Sung Soo Kim, Hervé Rouault, Shaul Druckmann et al. Ring attractor dynamics in the Drosophila central brain. Science, Published online:04 May 2017, doi:10.1126/science.aal4835