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Science News | 科學要聞 2017. 5月號

果蠅大腦內建指南針 科學家發現神經元環路

2017.06.10 環球生技月刊

果蠅大腦中的一個神經元環路會根據果蠅試圖飛行的方向放電,幫助果蠅知其身處何處。(圖/André Karwath aka Aka (Own work) [CC BY-SA 2.5 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5)], via Wikimedia Commons)

果蠅大腦中的一個神經元環路會根據果蠅試圖飛行的方向放電,幫助果蠅知其身處何處。(圖/André Karwath aka Aka (Own work) [CC BY-SA 2.5 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5)], via Wikimedia Commons)

5月4日一項線上發表於《Science》的研究中,來自美國霍華德-休斯醫學研究所(Howard Hughes Medical Institute, HHMI)的研究人員發現果蠅大腦中的一個神經元環路(a ring of neurons)扮演著類似指南針(compass)的作用,幫助果蠅知其身處何處。

其實,該團隊在兩年前就已發現果蠅大腦中有一個大約由50個神經元所組成的一個環路,且這些神經元似乎有著導航的作用,因此他們就著手研究這個神經元環路如何影響昆蟲在環境中找到自己的位置與方向。

實驗中,研究人員將果蠅固定在一根金屬棒上,隨後在該果蠅周圍播放虛擬場景,模擬其在自然環境中的運動。

當果蠅拍動翅膀嘗試在模擬的場景中飛行時,研究人員便記錄下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,某些神經元會根據果蠅試圖飛行的方向放電。

接下來,這些研究人員隨後對這個神經元環路中的特定神經元進行基因修飾,使修飾過的神經元在接受光線照射時可被激發,這個方法讓研究人員能影響果蠅所接收關於其飛行路徑的訊息。

根據實驗結果,研究人員發現,將這些神經元照射光線後,可導致這些果蠅無法在環境中進行自我方位追蹤,也間接證實神經元環路在果蠅大腦中確實扮演「指南針」的功能。

然而,這項研究僅提供證據證實了這個神經元環路的功能,卻尚未解釋其中的神經元是如何被激發的,以及果蠅如何接收來自神經元環路的訊息並利用它來輔助定位導航,這些問題也將是該團隊未來計畫展開研究的方向。

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