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果蝇玩VR登Nature,发现注意力机制,工作记忆都有,昆虫大脑本来就不比哺乳动物差多少-量子位,

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你能想象果蝇也有注意力、工作记忆和类似意识的能力吗。

看来我们要赶上哺乳动物啦。

在Nature中刚刚出现的研究中,科研人员为果蝇构建了专用VR器件。

在这个360度的全景环境中,苍蝇虽然身上戴着绳子,但可以自由地移动翅膀,其动作也会实时更新场景,产生自由飞翔的错觉。

在这样的实验中,科研人员做出了新的发现,他们观察到了通常只能在哺乳动物中观察到的认知能力现象:

果蝇的微小大脑具有记忆形成、消去、“分心”等先进认知能力。

这是怎么回事。昆虫和哺乳动物的差别有这么小吗。我们要探索到底。

巴甫洛夫果蝇

这次果蝇实验使用了心理学上著名的经典条件反射实验:巴甫洛夫的狗。

在给狗喂食的场景中,最初是主人去喂食的时候狗会流口水,巴甫洛夫每次喂食都会按铃,之后一听到铃声就会流口水。

在这个过程中,狗将喂食(非条件刺激,US)和贝尔(条件刺激,CS)联系起来。

果蝇的实验也一样,不过是把喂食改成了“激光烫发”,把按铃改成了“看T字纹”。

果蝇的视野中有正的“T”形花纹的情况下,也会同时烫伤,但不会反过来。这样训练7次后,如果视野中同时出现正的“T”和反的“T”,果蝇就会“飞”倒“T”。

这个“飞行”方向是根据苍蝇振动翅膀的角度由高速照相机判断的。

精神涣散的果蝇

当果蝇把图案和烧伤的刺激结合起来后,你可以测试它的记忆。

例如,图案消失后5~20s后可以用激光烫发。

反复多次后,如果不戴激光,果蝇也能在5-20s后作出反应,说明果蝇的大脑仍有视觉刺激的痕迹。

为了判断果蝇的记忆会留下多少,科研人员设计了一个“小心”果蝇的干扰因素:在模式消失后的不同时段给果蝇吹上柔软的气息。

结果表明:与无干扰气流(白条)相比,果蝇在有干扰气流(灰条)时指数下降较快,40s后基本为零。

这表明模式刺激可以在果蝇的大脑中留下短暂的记忆,干扰因素可以使果蝇“分心”,即存在注意力机制。

此外,研究人员还监测了果蝇在这一过程中的大脑活动,发现记忆的形成和消失都与R2、R4m神经元的活动有关:

该神经元位于果蝇中央复合体的椭圆体部分,对应于人脑中是大脑皮质区域:

这样看来,果蝇与哺乳动物认知能力的联系也是显著的。今后也许还可以把苍蝇作为一种高度认知功能的模型。

考虑到昆虫和哺乳动物都是从同一祖先进化而来的,这种联系更加深厚。

加州大学圣迭戈分校的生物科学教授Ralph Greenspan也表示,果蝇与哺乳动物脑区的对应关系可以根据分子特征和记忆记忆记忆记忆方式来描绘,逐步揭示人类如何实现认知功能。

参考链接:

[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