简单命令如何变成复杂行为—光遗传学揭示大脑功能的新层面

一项针对果蝇的研究表明，负责行为的下行神经元 (DN) 形成复杂的、行为特定的网络，挑战了单个神经元独立驱动动作的观念。这一发现对机器人技术和运动障碍研究具有重要意义。

神经科学的一个基本问题是动物(包括人类)如何将脑信号转换成协调的动作。通常，大脑通过“下行神经元”(DN)向身体传达运动指令，这些神经元控制简单反射和复杂行为。

但 DN 的数量及其错综复杂的连接意味着，在大型动物中研究它们可能具有挑战性。例如，一只老鼠有大约 70,000 个 DN，而人类大脑中有超过一百万个 DN。

果蝇(Drosophila melanogaster)的神经系统相对简单，是一种更易于管理的模型。它有大约 1,300 个 DN，但可以执行复杂的行为，例如行走、飞行、拳击和求爱。这种简单性与先进的遗传工具相结合，使果蝇成为研究行为神经基础的理想选择。

果蝇神经行为的发现

EPFL 的 Pavan Ramdya 领导的科学家团队现已发现果蝇的 DN 如何协调复杂的行为。具体来说，他们专注于“命令式”DN，这是下行神经元的子集，之前的研究表明，它们足以驱动完整的行为——在果蝇中，它们驱动向前行走、逃跑、产卵，以及昆虫求偶“舞蹈”的部分。