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科学家发现：果蝇拥有神经“罗盘” 来实时更新自己脑海中的地图
2019-12-25 16:42:45 来源：前瞻网 阅读量：3.4万
近日，霍华德·休斯医学研究所Janelia研究园区的研究人员正在使用一种装置研究果蝇如何找到它们的方位，并在脑中构建世界地图。
现在，Janelia和哈佛医学院独立进行的两项研究表明了，苍蝇的神经罗盘如何利用视觉线索来改善昆虫的方向感。
发表在2019年11月20日的《自然》杂志上的两项研究表明，果蝇的心理地图具有惊人的可塑性。
实际上，科学家们可以通过修补昆虫的神经“指南针”来改写它们的方向感。而且，只需要几条视觉信息，苍蝇就可以构建一张新的周围环境地图。
哈佛大学这项研究的合作者、HHMI Hanna Gray研究员Yvette Fisher说，理论研究已经解释了大脑中的空间地图是如何适应新的视觉对象的。
“但没有人在机械层面上看到它。”
加州大学圣巴巴拉分校(University of California, Santa Barbara)的神经科学家Sung Soo Kim说，这些发现让我们对大脑如何构建一个稳定的场景地图有了新的认识，同时保持足够的灵活性以适应新的场景。
Fisher补充说，这项研究对其他动物在野外如何导航也有意义，从蚂蚁和蜣螂这样的昆虫到老鼠这样的哺乳动物——甚至可能是人类。
和人类一样，苍蝇可以利用周围环境中的地标来快速确定自己的方位，并在大脑中形成周围环境的地图。
Janelia高级组长Vivek Jayaraman和他的实验室在过去的研究中已经表明，苍蝇的大脑中有一个“罗盘神经元”环，可以反映果蝇在空间中的方位。
在这种解释中，这种联系是可塑的——随着时间的推移，随着环境的变化，这种联系的强度也会发生变化。例如，如果一个关键的地标出现在不同的位置，一些连接会减弱，而另一些连接会相应加强，从而更新苍蝇的心理地图。
Fisher和她在哈佛大学的研究员Rachel Wilson实验室的同事们将果蝇放入一个虚拟的现实环境中，并记录下它们徘徊时的大脑活动。在黑暗中，苍蝇最终失去了方向感。但是在墙上放一盏明亮的灯作为路标，指南针就能保持它的准确性。
然后，Fisher在第一道灯光的正对面添加了第二道灯光。在这个新的视觉环境中，一些神经元变得更活跃，而另一些则变得更安静。
几分钟后，他们移除了第二个视觉线索，让苍蝇回到原来的场景。他们发现，大脑重新解释了原来的环境:指南针现在指向了一个不同的方向。在被改变的环境中特别活跃的神经元已经改变了它们与视觉神经元之间的联系——这表明果蝇可以随着时间的推移更新自己的地图。
哈佛大学的Wilson说，科学家们已经将这种学习方式与哺乳动物大脑的某些区域联系起来，但是很难确切地研究它在复杂的哺乳动物大脑中是如何运作的。
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