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苍蝇的大脑相对简单,但为什么在遇到危险,它们这么能「躲」?

Skica911 / CC0

幻世魔王,自然爱好者,公众号:幻世魔王

第一,苍蝇的大脑长什么样子?

这个问题,嘴说无益,最好上图,要是再能用一下 3D 打印就更好了,结果科学家还真的这么做了。

来自麻省理工学院的团队用 3D 打印技术制作出果蝇的大脑模型。

不是说好的是苍蝇吗?

虽然果蝇和苍蝇不一样,但在很多情形下表现是类似,因此可以通过研究果蝇来获得关于苍蝇的一些信息。

很多实验,都在用果蝇作为模式生物。相比苍蝇,果蝇听上去还是更美妙一点吧。(哈哈哈)

第二,苍蝇究竟在想什么?

这事儿往简单说,就是想知道苍蝇在想什么,往复杂说就是想解读苍蝇的大脑活动。

当然,还要借助果蝇来完成。

首先,研究人员构建一项技术,可以将果蝇大脑的神经元与感受器官传递信息时点亮,这样就可以帮助研究在大脑中进行的计算过程。

通过将表达绿色荧光蛋白的基因修改,将发光分子分成两半,放置在不同的位置,当神经元活跃并交换信息时,两半分子重新组合并发光,这种状态可以保持三个小时。

通过修改荧光蛋白,可以发出蓝色、绿色等荧光,从而区分不同的感应区域。

研究发现,大部分的大脑计算发生在突触这一层,并且神经元可以相互传递信息。

通过检查荧光区域,研究者可以看出一只果蝇是闻了香蕉气息还是茉莉花香,也能区分冷热环境所处时间的不同。

换句话说,研究者可以通过观察果蝇的大脑,从而解读出之前一段时间里他们经历了什么事情。

第三,苍蝇如何判定自身朝向?

对于其它昆虫,比如蝗虫,它们的脑细胞是根据天空中的偏振光来做出反应,某种程度上可以把它们借助的工作当作“太阳罗盘”。

对于哺乳动物,由于拥有方向辨识细胞,因此理解起来不难,但对于果蝇,科学家第一次在其大脑内发现类似细胞,而且发现在果蝇大脑中的“罗盘”,它的工作方式跟哺乳动物更为接近,具体而言,方向辨识细胞会利用周围地标为动物快速建立方向系统。

当然,两者情况不同。哺乳动物大脑内的方向辨识细胞比较分散,而果蝇的似乎集中于一个被叫作椭球体的特定区域内。

第四,如何影响苍蝇的大脑?

科学家曾做过一个实验,每天把果蝇暴露在蓝光 12 个小时,剩下 12 个小时放到黑暗里,而对照组则一直待在黑暗里,没有蓝光照射。

结果发现,暴露在蓝光的果蝇,预期寿命更低,同时整体受蓝光影响不活跃,而它们死后的检查发现,视网膜细胞和脑神经元都损坏了。

当然,研究人员也说明,这件事情跟人的联系是什么,特别是每天暴露在蓝光中对人类的长期影响还不清楚。

第五,怎样躲避苍蝇拍?

苍蝇的狡猾很多人都领教过,事实上苍蝇逃跑的秘诀很简单:它们不是直接飞走,而是先跳再飞。

当然,这一过程发生很快,肉眼很难捕捉,必须借助录像显示。

研究人员利用不同角度的黑色板子,同时压向一只苍蝇,然后将苍蝇逃走的整个过程拍摄下来。

结果显示,在躲避危险时,苍蝇会使用它们的腿和翅膀直接跳开,很可能苍蝇的大脑发出离开的命令,从而激活相关神经活动,经过传递到达翅膀和腿部。

[1].谷歌自动重建了果蝇完整大脑[J].科学之友,2019(09):5.

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[5]Nash Trevor R,Chow Eileen S,Law Alexander D,Fu Samuel D,Fuszara Elzbieta,Bilska Aleksandra,Bebas Piotr,Kretzschmar Doris,Giebultowicz Jadwiga M. Daily blue-light exposure shortens lifespan and causes brain neurodegeneration in Drosophila .[J]. NPJ aging and mechanisms of disease,2019,5.