科学家们发现果蝇飞行导航的神经学机制

最近，来自日本RIKEN脑科学研究所的科学家们发现了果蝇大脑中两种独立的，在飞行过程中形式导航功能的通路，相关结果发表在《Nature Neuroscience》杂志上。这项研究结合飞行刺激器以及激活神经元成像的手段，发现了果蝇大脑中与运动相关的两个区域。

对于大部分动物来说，成功的导航对于寻找食物，躲避天敌以及交配都是必须的，它通常需要参考很多种不同类型的信息。根据首席研究者Hokto Kazama的说法："动物在寻找食物的过程中如果能够对自己的来路进行记忆，那么将会大大节省花费的时间"。由于这一特征在昆虫以及哺乳动物中都十分常见，因此作者希望了解其中大脑的运行过程。

此前这类研究往往是在哺乳动物以及鸟类水平开展的，而Kazama等人在希望从果蝇身上寻找突破口。这是由于果蝇的大脑更为简单，而其在寻找食物以及躲避天敌方面具有惊人的能力。

那么如何研究果蝇在飞行时的大脑变化呢？研究者们指出，其中最大的问题是需要在飞行期间对果蝇的大脑活性进行记录，而通常对大脑的研究需要首先将大脑固定，这又会妨碍果蝇的飞行。"我们设计了一个特别的飞行刺激器，在这个系统中，果蝇能够在头部被固定的状态下观察一些仿真的飞行场景。从而达到模拟飞行的目的"。在这个状态下，果蝇能够通过接收外部的多种信息产生自己在飞行的假象，从而做出相应的判断。

之后，作者利用双关子钙成像的技术观察了果蝇大脑激活的情况。结果显示，果蝇大脑中一个叫做"bulb"的机构对于整合外部信息，优化导航路线具有重要的作用。在这个结构中，信息的处理是分开进行的。例如，一组bulb神经元能够携带与界标位置有关的信息，而另外一组神经元携带与将要到达的目的地的位置的信息。这两组分开的区域事实上时候两种独立的神经元回路调节的。这确保了多种信息在传递、加工过程中不会发生相互干扰。另外也能尽量减低对空间的占用。