英國《自然》雜志22日發(fā)表論文稱，美國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了生物的“內(nèi)置指南針”——果蠅在導(dǎo)航過程中保持方向感所依賴的神經(jīng)回路，以及轉(zhuǎn)向神經(jīng)元的“油門”和“剎車”。這項研究不僅能為研究其它動物的空間導(dǎo)航能力帶來啟發(fā)，更重要的是，還能加深我們對大腦如何將變化中的輸入整合為持續(xù)活動的理解。

　　包括哺乳動物、鳥類和昆蟲在內(nèi)的許多動物，能利用天生的方向感找到環(huán)境中的一些特定地點，比如巢穴和食物來源等。更奇妙的是，在沒有視覺路標(biāo)的情況下，動物仍能保持這種朝向感。此前，有研究表明，空間導(dǎo)航在一定程度上依賴于朝向神經(jīng)元（Head-direction neurons），在包括嚙齒動物和果蠅在內(nèi)的一些物種中，朝向神經(jīng)元是生物的“內(nèi)置指南針”。

　　在先前的研究中，科學(xué)家們曾在果蠅腦部識別出一個類似甜甜圈狀的區(qū)域，在這一區(qū)域周圍，研究人員能在動物移動時觀測到神經(jīng)活動，就像指針在指南針表面上轉(zhuǎn)動一樣。

　　此次，洛克菲勒大學(xué)研究人員蓋比·邁蒙及其同事描述了這種類似指南針的活動背后的神經(jīng)回路。團隊讓果蠅在位于虛擬背景中心的一個氣墊球上行走，背景中有明亮或黑暗的視覺路標(biāo)。他們在果蠅腦部找到了一組使指南針“指針”順時針或逆時針轉(zhuǎn)動，從而在轉(zhuǎn)向時調(diào)整其朝向感的神經(jīng)元。

　　這種轉(zhuǎn)向神經(jīng)元有兩種亞型，一種叫P-EN1，像是轉(zhuǎn)向之初的“油門”，可能承擔(dān)了其他與朝向有關(guān)的功能；另一種叫P-EN2，可能是轉(zhuǎn)向結(jié)束時的“剎車”，它可使朝向系統(tǒng)準(zhǔn)確地在黑暗中追蹤果蠅的方向。

　　這種神經(jīng)轉(zhuǎn)向機制與根據(jù)嚙齒類動物朝向細胞提出的模型，擁有一些關(guān)鍵的共同特征，這表明昆蟲和哺乳動物在導(dǎo)航過程中調(diào)整朝向時可能利用了同樣的神經(jīng)回路結(jié)構(gòu)。

　　總編輯圈點

　　動物辨識方向能力是近幾年一個研究熱點，中國科學(xué)家在這方面也頗有建樹。大家逐漸意識到，“找到北”這一對動物事關(guān)存亡的能力，有不同的實現(xiàn)路徑，有些動物是通過磁、光感應(yīng)，有些則是通過對轉(zhuǎn)向的記憶。有一些人類部族也有驚人的辨向能力，機制是什么？搞清楚這點，對我們研制出能認路的人工智能也大有裨益。 （記者張夢然）

(責(zé)編：賀迎春、熊旭)