生物學:進一步瞭解蒼蠅飛行背後的神經學代碼!

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生物學:進一步瞭解蒼蠅飛行背後的神經學代碼!


Alexandra Yarger信用:凱斯西儲大學。

一種普通的肉體飛行起飛並毫不費力地操縱,其頭部和身體由一個隱藏的,微小的陀螺儀式結構穩定,使其具有無與倫比的平衡。同樣的飛行 - 被稱為“halteres”的那些專門結構,現在通過手術移除——再次起飛,但是立即開始瘋狂地摔倒,無法自行調整或從側面向側面講述。

那麼發生了什麼?為什麼這有關係?這對我們意味著什麼?

凱斯西儲大學的Alexandra Yarger,博士。生物學的候選人和第一作者在9月出版的“ 皇家學會學報B ”期刊上發表的一篇新論文中,對這些問題有一些答案。Yarger研究了haltere結構中神經元的電活動,這種結構曾經是第二組翅膀,但是經過數百萬年的演化轉變成了看不見的平衡系統。

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Case Western Reserve的生物學助理教授和Yarger的項目導師傑西卡·福克斯說,她的發現有朝一日可能會幫助我們建造響應更快的無人機或更均衡的機器人。自2013年以來,她的實驗室一直在研究蒼蠅的行為以及感官系統如何處理信息。

她說:“我們已經在2015年的論文中證明了蒼蠅在搬家時實際上做了什麼,在本文中,我們已經詢問了他們的神經系統對這些信息的影響。”

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蒼蠅擁有專門的感覺器官,稱為halteres,幫助他們在飛行過程中檢測身體旋轉。隨著他們的halteres被刪除,他們不能再保持穩定。圖片來源:Case Western Reserve大學的Alexandra Yarger。

推進飛科學的悠久歷史!

Yarger通過基本上接管了幾種常見果蠅的食物操作獲得了她的大部分見解:肉蠅,黑蠅和黑蠅。她在每隻蒼蠅的尾部粘上一點金屬,然後用一個小磁鐵操縱它來模擬飛行過程中方向的變化,然後記錄它產生的電信號 - 基本上是“下游”發送給肌肉的代碼比其他昆蟲飛得更好。

“我們知道halteres會激活神經元,這反過來會告訴他們的翅膀和脖子要做什麼 - 但是到目前為止還沒有人確切知道這種情況到底發生了什麼,”Yarger說,他在大約兩年的時間裡完成了這個項目。年,從2016年開始。

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福克斯說,科學家們早在1714年首次證明了清除糞便的效果。

70年前,一位名叫JW Pringle的科學家假設,當蒼蠅旋轉時,神經元的反應可能與蒼蠅不旋轉時的反應有所不同,但由於缺乏技術,他無法直接測試他的假設。做好這份工作。

但普林格確實有兩個相關的想法 - 當蒼蠅直飛時,一些沒有射擊的神經元會在蒼蠅旋轉時開始射擊; 福克斯說,或者一些神經元可能會改變飛行時旋轉的時間。

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“亞歷克斯發現這兩個想法都是正確的,現在我們已經清楚地知道代碼是什麼,因為她找到了它,”福克斯說。“我們發現這個單個尖峰及時移動是形成'我正在旋轉“與”我不旋轉的代碼。”

“接下來,我們想知道下游神經元如何整合來自這300個細胞的輸入以產生適當的行為輸出。”

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