大脑中一个神经元环路有指南针的作用

在一项新的研究中，来自美国霍华德-休斯医学研究所的研究人员发现存在于果蝇大脑中间的一个神经元环路（a ring of neurons）起着指南针（compass）的作用，有助这种昆虫知道它在何处，它去过哪里和它将去往哪里。他们解释了他们如何扩展他们在两年前开始的研究，以及他们的发现可能对哺乳动物的内部导航意味着什么。相关研究结果于2017年5月4日在线发表在Science期刊上，论文标题为“Ring attractor dynamics in the Drosophila central brain”。

正如这些研究人员注意到的那样，他们在两年前已发现大约50个神经元在果蝇大脑中间形成一个环路，并且这个神经元环路似乎起着导航的作用。从那之后，他们研究了这个神经元环路如何可能有助这种昆虫在环境中追踪其行踪。

为此，这些研究人员将果蝇固定在一根金属棒上，这根金属棒让它们呆在原处。他们随后在它们周围播放虚拟现实场景，模拟在它们的自然环境中的运动。当果蝇扇动翅膀试图在这种模拟的场景中飞行时，他们记录了这个神经元环路中的神经活性。他们发现在这个神经元环路中，单个神经元簇集会依据果蝇试图飞行的方向放电。

这些研究人员随后对这个神经元环路中的一些神经元进行基因修饰，从而使得当接受光线照射时，这些神经元会被激活。这允许他们操纵这些果蝇接受到的关于它们的飞行路线的信息。给这些神经元照射光线导致这些果蝇不能够在它们的环境中进行自我追踪，这强烈地提示着他们的观点是对的，即这个神经元环路类似于指南针。他们也开展了类似的实验：让这些果蝇在黑暗中飞行，结果发现尽管它们似乎分不清方向，但是并不清楚的是，这是由于他们的干扰，或者仅是因为它们在黑暗中具有较差的导航技巧。

正如这些研究人员指出的那样，他们的研究提供证据证实了这个神经元环路的用途，但是并没有解释它的神经元是如何被激活的，或者果蝇如何接受来自这个神经元环路的信息和利用它辅助导航。他们计划继续开展他们的研究以便观察他们是否能够找到这些问题的答案。