苍蝇可以绘制出灵活的世界思维图

在圆形舞台上，果蝇在黑色和蓝色灯光照亮的虚拟景观中导航。苍蝇被束缚在适当的位置，能够拍打翅膀，但不能移动其头部。墙上的图像旋转，给人以运动的错觉。

但是，这不是昆虫狂欢节。Howard Hughes医学院的Janelia研究园区的研究人员正在使用这种设置来研究果蝇如何获得方位并建立世界思维图。

现在，在Janelia和哈佛医学院分别进行的两项研究表明，苍蝇的神经罗盘如何利用视觉提示来完善昆虫的定向感。两项研究均于2019年11月20日发表在《自然》杂志上，表明苍蝇的心理图令人惊讶地具有延展性。

科学家实际上可以通过修改神经罗盘来改写昆虫的方向感。只需少量视觉信息，苍蝇便可以绘制周围环境的新地图。

HHMI Hanna Gray研究员，哈佛大学的合著者Yvette Fisher说，理论研究已经解释了大脑中的空间图可能如何适应新的视觉对象。“但是没有人在机械方面看到过它。”

加利福尼亚大学圣塔芭芭拉分校的神经科学家Sung Soo Kim说，这些发现为人们提供了新的见解，使人们知道大脑如何构建一个稳定的场景图，同时又保持足够的灵活性以适应新的情况。费舍尔补充说，这项工作还对其他动物如何在野外航行产生了影响，从诸如蚂蚁和ung的昆虫等昆虫到诸如小鼠的哺乳动物，甚至人类。

方向感

像人类一样，苍蝇可以利用周围环境中的地标快速定向自己，从而绘制出周围环境的思维导图。

珍妮莉亚高级小组负责人维维克·贾亚拉曼(Vivek Jayaraman)和他的实验室在过去的研究中表明，苍蝇的大脑中有一圈“罗盘神经元”，反映了苍蝇在太空中的方向。当苍蝇面向特定方向时，环周围某处的神经元会发生一阵活动。当苍蝇转弯时，颠簸运动以反映苍蝇的新方向，就像指南针不断旋转指向北方。

贾亚拉曼说，这些罗盘神经元即使在漆黑的黑暗中也能对苍蝇的转向做出反应-但增加视觉提示可以使苍蝇有更好的方向感。“问题是，指南针如何使两个信息源(转弯和视觉提示)保持同步?”

一种建议的解释是，每个视觉神经元都接触环中的每个指南针神经元。有些联系比其他联系更强大。它们的相对强度在苍蝇的大脑中建立了一张地图。反复看到特定方向的地标将加强指南针神经元和传递有关世界信息的视觉神经元之间的某些联系。

在这种解释中，连接是可延展的-能够根据风景的变化而随着时间而改变强度。例如，如果关键地标出现在不同的位置，则某些连接将减弱，而其他连接将相应增强，从而更新了苍蝇的思维图。在野生动物中进行测试是一个复杂的想法。但是，有了实验室里的苍蝇，科学家们现在可以了。

Fisher和她在HHMI研究人员Rachel Wilson在哈佛大学的实验室中的同事将苍蝇放到了虚拟现实领域，并记录了他们漫游时的大脑活动。在黑暗中，果蝇最终失去了方向感-指南针的“颠簸”与苍蝇指向的方向不匹配。但是，在竞技场墙壁上发出单个明亮的光作为路标，使指南针得以保持其准确性。 。

然后，费舍尔和她的同事们从第一盏灯直接穿过了整个舞台。在这种新的视觉环境中，一些神经元变得聊天，而另一些神经元则变得安静。几分钟后，他们删除了第二个视觉提示，使苍蝇返回原始场景。他们发现，大脑重新解释了原始环境：指南针现在指向了不同的方向。而且在变化的环境中特别健谈的神经元已经改变了它们与视觉神经元的联系-这表明苍蝇可以随着时间的推移更新其地图。

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