哥伦比亚大学的研究发现了像人一样的大脑回路

哥伦比亚科学家已经确定了驱动果蝇看到颜色的能力的大脑回路-并且发现它与我们自身的彩色视觉能力背后的回路有着惊人的相似之处。这些发现揭示了一个基本但神秘的过程，通过这个过程，有关光波的信息从眼睛传递到大脑。这项研究不仅将推动人们对色彩视觉在果蝇和人类中如何工作的新研究，而且还将刺激开发有助于计算机查看色彩的算法的工作。

该研究今天发表在《当代生物学》上。

哥伦比亚Mortimer B. Zuckerman思维脑行为研究所的首席研究员，论文的资深作者说：“大脑可以识别超过一百万种不同的颜色，这是我们才刚刚开始理解的惊人能力。”“通过今天的研究，我们确定了神经细胞的回路，该回路充当果蝇大脑的颜色合成器。这一发现非常令人兴奋，因为这种类似的系统似乎在人脑中起作用。随着我们对果的深入研究放飞大脑，我们正在发现更多关于我们自己看到和处理色彩的能力的信息。”

在苍蝇和人类中，彩色视觉都始于眼睛，其中包含专门的神经细胞，称为感光细胞。这些对颜色敏感的细胞排列在眼睛背面的视网膜上。大多数人(例如，有色盲的人除外)都具有三种用于色觉的感光体。果蝇有四个。在所有动物中，每种感光体类型都对特定波长范围的光敏感。光线照射到感光体上会触发一系列电信号，这些信号被发送到大脑。

哥伦比亚瓦格洛斯医学院的神经科学助理教授Behnia博士说：“我们知道大脑会比较来自不同感光器的这些电信号，最终将它们转换成彩色，但是这种情况的确切发生仍然难以捉摸。”和外科医生。“由于分子和成像技术的最新发展，我们现在可以查看苍蝇大脑不同区域的神经细胞，从而获得精致的细节。”

果蝇大脑的小尺寸和相对简单使其成为研究色觉的理想生物。得益于Janelia研究园区的Fly Connectome项目，该项目还记录了大脑的组织和结构，该项目绘制了苍蝇大脑中每个细胞的位置和连接。

对于今天的祖克曼研究所的研究，Behnia实验室的博士候选人，论文的第一作者莎拉·希思(Sarah Heath)一次记录了果蝇的感光体的活性，而果蝇则观察了不同颜色的LED光源。

每个感光器都有长的分支，称为轴突，延伸到果蝇的视神经叶，即负责视觉的大脑区域。这些轴突相互通信，来回发送有关它们正在传输的信号的信息。当研究人员追踪每个信号的路径时，他们发现这些路径导致了一种称为Dm9的神经细胞。

Behnia博士说：“我们认为Dm9可以用作合成器，可以将每个感光信号相互比较。”

这种比较很重要。数十年的实验表明，仅来自一个感光器的信号不足以使大脑识别出一种颜色。这就是为什么缺少一种或多种类型的感光体的人具有不同程度的色盲的原因。

Behnia博士继续说：“必须通过大脑定量地比较和分析每个感光信号，以识别出正确的颜色。”“而且我们的工作表明，Dm9实际上可以发挥这种作用。”

利用这一新收集的数据以及来自Fly Connectome项目的数据，本文的第一作者，Behnia实验室的博士候选人Matthias Christenson开发了苍蝇颜色回路的计算模型。该模型可以帮助科学家预测果蝇如何响应不同的颜色-填补了我们对视觉系统理解的许多空白。

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