顯示的果蠅頭帶有清晰的外科植入式大腦成像窗口，這是Flyception2成像技術的關鍵組成部分。圖片：Dhruv Grover，加州大學聖地亞哥分校
加利福尼亞大學聖地亞哥分校的科學家有了一個更清晰的主意，這要歸功於先進的成像系統的發展，該系統旨在記錄果蠅的超精確大腦活動。
新的“Flyception2”是在2016年被宣佈的“Flyception”的改進型號，它可以記錄自由行走的蒼蠅，它採用了更先進的跟蹤和記錄系統，使蒼蠅可以不受約束地走動，從而使研究人員可以研究複雜行為期間的大腦活動。
研究人員說，這項技術產生了有史以來第一張關於任何生物體在交配過程中大腦中發生的情況的圖片，該論文發表在《自然通訊》上。
卡夫利研究所生物科學系和認知科學系教授拉爾夫·格林斯潘（Ralph Greenspan）說：“這項技術使人們可以在完全不受限制的情況下記錄動物的運動。該系統的優勢在於，它為我們提供了大腦中細胞正在運行的實時信息以及對社會行為的理解。”
由第一作者德魯夫·格羅弗（Dhruv Grover）和合著者桂樹武夫（Takeo Katsuki）共同開發的Flyception2具有突破性的設計，研究人員通過手術在蒼蠅的頭上植入透明的窗戶。窗口上三角形排列的三個標記使它們能夠記錄超快運動（蒼蠅每秒20毫米的速度），同時記錄它們與其他蒼蠅互動，並通過攝像頭跟蹤動物並以每秒1000幀的速度進行記錄。
Flyception2系統突出標記了求愛過程中稱為P1神經元的腦神經細胞的活動。記錄包括（從左起）寬闊的“競技場”視圖，其中顯示了雌性果蠅（紅色點）求愛時的雄性果蠅（藍點），以及來自熒光成像相機的三幅視圖，這些攝像頭記錄了按比例的大腦活動。圖片：Dhruv Grover，加州大學聖地亞哥分校
Flyception2記錄揭示了對果蠅大腦活動的空前洞察力。例如，神經科學家早就知道在求愛過程中稱為P1 神經元的大腦神經細胞是活躍的。Flyception2的數據證實了這一點-當雄蠅接近雌蠅時，P1活性增加。但是，科學家驚訝地發現雄性果蠅中的P1神經元隨後在交配過程中被關閉。相反，數據顯示，與GABA神經遞質相連的稱為mAL的神經元在交配過程中被打開。
格羅弗說：“只有通過使用該系統，我們才能獲得令人驚奇的發現，即交配過程中P1神經元是不活躍的。” “我的假設是，隨著mAL神經元的開啟，P1神經活性下降，這表明mAL與P1活動具有抵消作用。”
Flyception2系統突出標記了求愛過程中稱為mAL神經元的腦神經細胞的活動。記錄包括（從左起）寬闊的“競技場”視圖，其中顯示了雌性果蠅（紅色點）求愛時的雄性果蠅（藍點），以及來自熒光成像相機的三幅視圖，這些攝像頭記錄了按比例的大腦活動。圖片：Dhruv Grover，加州大學聖地亞哥分校
初步結果是追蹤和剖析Flyception2數據供科學家研究。研究人員說，在求偶和交配過程中觀察雌性果蠅的大腦是尚未開發的領域。
Flyception2成像系統以每秒1000幀的記錄速度記錄以每秒20毫米的速度移動的蒼蠅。圖片來源：Dhruv Grover，加州大學聖地亞哥分校
格林斯潘說：“我們希望首先在果蠅上實現這種技術進步，之後才能開始為其他生物開拓道路。科學家開始能夠在無脊椎動物和哺乳動物的相同前體進化出的大腦各部分之前進行相似性描述。隨著人們對這些分子研究的開展更多，我們將能夠更詳細地進行相似性分析。”
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