英國(guó)《自然》雜志22日發(fā)表論文稱(chēng)，美國(guó)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(guò)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(mén)”和“剎車(chē)”。這項(xiàng)研究不僅能為研究其它動(dòng)物的空間導(dǎo)航能力帶來(lái)啟發(fā)，更重要的是，還能加深我們對(duì)大腦如何將變化中的輸入整合為持續(xù)活動(dòng)的理解。

　　包括哺乳動(dòng)物、鳥(niǎo)類(lèi)和昆蟲(chóng)在內(nèi)的許多動(dòng)物，能利用天生的方向感找到環(huán)境中的一些特定地點(diǎn)，比如巢穴和食物來(lái)源等。更奇妙的是，在沒(méi)有視覺(jué)路標(biāo)的情況下，動(dòng)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(dòng)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?cè)诠壞X部識(shí)別出一個(gè)類(lèi)似甜甜圈狀的區(qū)域，在這一區(qū)域周?chē)?，研究人員能在動(dòng)物移動(dòng)時(shí)觀測(cè)到神經(jīng)活動(dòng)，就像指針在指南針表面上轉(zhuǎn)動(dòng)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(lèi)似指南針的活動(dòng)背后的神經(jīng)回路。團(tuán)隊(duì)讓果蠅在位于虛擬背景中心的一個(gè)氣墊球上行走，背景中有明亮或黑暗的視覺(jué)路標(biāo)。他們?cè)诠壞X部找到了一組使指南針“指針”順時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，從而在轉(zhuǎn)向時(shí)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(mén)”，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(shí)的“剎車(chē)”，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(jī)制與根據(jù)嚙齒類(lèi)動(dòng)物朝向細(xì)胞提出的模型，擁有一些關(guān)鍵的共同特征，這表明昆蟲(chóng)和哺乳動(dòng)物在導(dǎo)航過(guò)程中調(diào)整朝向時(shí)可能利用了同樣的神經(jīng)回路結(jié)構(gòu)。

　　總編輯圈點(diǎn)

　　動(dòng)物辨識(shí)方向能力是近幾年一個(gè)研究熱點(diǎn)，中國(guó)科學(xué)家在這方面也頗有建樹(shù)。大家逐漸意識(shí)到，“找到北”這一對(duì)動(dòng)物事關(guān)存亡的能力，有不同的實(shí)現(xiàn)路徑，有些動(dòng)物是通過(guò)磁、光感應(yīng)，有些則是通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)向的記憶。有一些人類(lèi)部族也有驚人的辨向能力，機(jī)制是什么？搞清楚這點(diǎn)，對(duì)我們研制出能認(rèn)路的人工智能也大有裨益。 （記者張夢(mèng)然）

(責(zé)編：賀迎春、熊旭)