你能想象果蠅也具有注意力、工作記憶和類似意識的能力嗎？都快趕上哺乳動物了。在剛登上 Nature 的一項研究中，科研人員給果蠅打造了專用 VR 設(shè)備。
在這個 360 度的全景環(huán)境中，果蠅雖然身上系著繩子，但是可以自由扇動翅膀，它的動作也會實時更新場景，從而產(chǎn)生自由翱翔的錯覺。
正是在這樣的實驗中，科研人員有了新的發(fā)現(xiàn)，他們觀察到了通常在哺乳動物中才能觀察到的認知能力現(xiàn)象：果蠅微小的大腦中會有記憶的形成、消退以及“分心”等先進的認知能力。這是怎么回事？難道昆蟲與哺乳動物差距這么??？我們來一探究竟。
巴甫洛夫的果蠅
這次果蠅的實驗沿用了心理學上著名的經(jīng)典條件反射實驗：巴甫洛夫的狗。
在給狗喂食的場景中，剛開始主人一過去喂食，狗狗就會流口水，然后巴甫洛夫在每次喂食前都敲響一個鈴聲，后來狗狗聽到鈴聲就會流口水。在這個過程中，狗狗就把喂食（非條件刺激，US）和鈴聲（條件刺激，CS）聯(lián)系了起來。
對果蠅的實驗也是同樣的道理，只不過把喂食換成了“用激光燙一下”，把敲鈴換成了“看 T 形圖案”。
當果蠅視野中有正的“T”形圖案時，也會同時被燙一下，反之不會。這樣訓練 7 次之后，在視野中同時出現(xiàn)正“T”和倒“T”時，果蠅就會“飛向”倒“T”。這個“飛行”方向會由高速相機根據(jù)果蠅振動翅膀的角度來判斷：
會“分心”的果蠅
在果蠅把圖案和被燙的刺激聯(lián)系在一起之后，就可以來測試它的記憶了。例如我們可以先呈現(xiàn)圖案，等圖案消失后 5-20s 再開激光去燙它。在反復幾次之后，如果不開激光，果蠅也能在 5-20s 后做出反應，就說明果蠅的大腦中保留了視覺刺激的痕跡。
為了判斷果蠅的記憶能保留多久，科研人員還設(shè)計了讓果蠅“分心”的干擾元素：在圖案消失后不同時間段對果蠅吹一股柔和的氣。結(jié)果和沒有干擾氣流（白條）的情況相比，果蠅在有干擾氣流（灰條）的情況下表現(xiàn)指數(shù)下降更快，在 40s 后基本歸零。
這就說明了圖案刺激可以在果蠅大腦里留下短暫的記憶，并且干擾因素可以讓果蠅“分心”，也就是存在注意力機制。除此之外，研究人員還監(jiān)測了這個過程中果蠅大腦的活動，發(fā)現(xiàn)記憶的形成和消退都和 R2，R4m 神經(jīng)元活動有關(guān)：
這部分神經(jīng)元在果蠅中央復合體的橢圓體部分，對應到人腦中就是大腦皮層區(qū)域：
這么看來，果蠅和哺乳動物的認知能力之間的聯(lián)系還是很顯著的。今后說不準還可以把果蠅作為高級認知功能的模型。要是再聯(lián)想到昆蟲和哺乳類都是從同一個祖先進化而來，這種聯(lián)系就顯得更深刻了。
加州大學圣迭戈分校的生物科學教授 Ralph Greenspan 也表示，可以根據(jù)分子特征和記憶存儲方式繪制出果蠅和哺乳動物大腦區(qū)域的對應關(guān)系，逐漸揭示人類如何實現(xiàn)認知功能。
參考鏈接：
[1]https://ucsdnews.ucsd.edu/pressrelease/flies-possess-more-sophisticated-cognitive-abilities-than-previously-known
[2]https://www.nature.com/articles/s41586-022-04433-6#data-availability
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