果蝇在抉择过程中的行为修饰

在视觉操作条件化中, 果蝇具有惟一的行为输出——偏转扭矩, 扭矩输出参与了条件化的形成. 通过发展新的分析方法, 分析了果蝇在条件化过程中的扭矩分布模式. 果蝇扭矩分布模式的修饰过程反映了操作条件化对果蝇行为模式的影响. 先前的研究表明, 在果蝇的视觉操作条件化中, 面对矛盾的视觉线索时, 果蝇将依据不同线索的相对权重作出类似抉择的行为; 研究还表明, 果蝇脑内的蘑菇体结构在这种抉择中起重要作用. 通过对果蝇在这种类抉择行为中的扭矩输出进行“扭矩-位置分布”分析, 研究了在果蝇抉择过程中的行为模式的修饰过程. 利用这种扭矩分析方法, 得以从揭示果蝇行为模式的角度对果蝇操作式视觉联想式学习及抉择行为进行研究. 在对果蝇操作条件化中的视觉联想式学习过程、抉择过程以及行为模式修饰过程进行分析的同时, 也讨论了它们所涉及的可能不同的神经基础.     

视觉和嗅觉信号对果蝇食物搜寻行为的协同作用

为了探索视觉和嗅觉信号在昆虫食物搜寻过程中的作用, 本研究利用杨梅和橘子为引诱物, 在实验室条件下测定了嗅觉和视觉信号诱集到的黑腹果蝇Drosophila melanogaster数量, 分析了嗅觉经历对果蝇嗅觉和视觉食物搜寻的影响。发现同源性嗅觉和视觉信号存在的杨梅诱集到的果蝇数量显著大于单一的视觉信号和嗅觉信号, 但异源性嗅觉和视觉信号组合诱集到的果蝇数量和单独的嗅觉信号相似。嗅觉信号预处理不仅能够显著增加嗅觉信号诱集到的果蝇数量, 其中杨梅嗅觉信号对杨梅预处理果蝇的吸引能力与视觉和嗅觉信号存在的杨梅相似, 而且异源性嗅觉和视觉信号组合诱集到的预处理果蝇数量也不低于视觉和嗅觉信号存在的杨梅。另外杨梅嗅觉信号预处理也能够显著增强杨梅视觉信号诱集到的果蝇数量。但嗅觉预处理并不会改变同源性视觉和嗅觉信号组合诱集到的果蝇数量。本研究表明, 果蝇同时利用视觉和嗅觉信号进行食物搜寻, 因此同源性视觉和嗅觉信号在果蝇诱集过程中具有协同作用。另外果蝇具有较强的记忆和学习能力, 能够将记忆中的嗅觉信号应用于食物搜寻。本研究结果不仅有利于我们了解果蝇在自然状态下的食物搜寻机制, 而且有利于开发更有效的果蝇新型诱捕器。     

边闻边看记得牢——科学家首次发现视嗅觉协同功效

看到汽车闻到汽油味,可以加深你对汽车的印象;而看到汽车闻到奶酪味,则不会有同样的效果。中国科学家对果蝇的最新实验证实,当果蝇同时使用嗅觉和视觉时,学习记忆的效果明显强于单一使用嗅觉或视觉。这一发现不仅朝果蝇的"认知世界"又迈近了一步,同时也可能为指导人类的学习和记忆提供新的科学依据。该成果发表在7月8日出版的《科学》杂志上。     

细菌不会加速生物体死亡

美国科学家近日通过对果蝇的研究表明．无菌果蝇并不会比体内充满细菌的果蝇活得更长。这无疑将对人类的老化研究产生重要影响。相关论文发表在8月8日的《细胞一代谢》杂志上。该项研究由美国南加州大学的分子与计算生物学副教授John Tower领导完成。他和同事比较了无菌果蝇（该种果蝇产自用抗生素清洗过的果蝇卵,并一直在无菌环境中用消过毒的食物喂养）和普通果蝇后发现,这2种果蝇具有大致相同的寿命。这表明细菌并不会加速果蝇的死亡。[第一段]     

昆虫也具有“空间工作记忆”功能

一个复杂环境中视觉方向的确定．需要对环境中所存在的不同目标的位置有一个记忆．以防它们暂时到了视线之外。脊椎动物具有这种功能．被称为“空间工作记忆”．这是一种至少持续几秒钟的工作记忆形式。Neuser等人通过利用一种虚拟现实环境向走动的果蝇呈现虚拟目标发现．昆虫也具有这种功能。将正在前往一个隐藏目标的果蝇引开．它们能在一个目标被移走之后几秒钟记住该目标的位置。这个过程中所涉及的神经元是GABAergic环神经元。     

果蝇幼虫的视觉系统

视觉对于动物的生存和行为来说是非常重要的。虽然果蝇幼虫的视觉神经系统在组织结构上比成虫简单,但是也具有一定的复杂性和多样性。在最近几年中,随着对果蝇幼虫视觉系统功能的研究取得重要进展,我们对于果蝇幼虫视觉系统的认识更加丰富了。果蝇幼虫视觉系统的结构中,最初级的光感受神经元包括三类,一类是BO/BN(Bolwig's organ/Bolwig's nerve),一类是表达感光分子CRY(cryptochrome)的神经元,另外一类是Ⅳ型DA(classⅣdendriticarborization)神经元;果蝇幼虫视觉系统的次级神经元主要是光节律相关的侧神经元(lateralneurons,LN),它表达Per(period)、Tim(timeless)及Pdf(pigment dispersion factor)等节律相关的蛋白分子;而第三级神经元包括更为下游的、表达果蝇促胸腺激素且直接调控幼虫光偏好的NP394神经元。这三级神经元构成了我们现在所了解的果蝇幼虫视觉神经系统的基本框架。     

果蝇视觉学习记忆能力与脑部cAMP水平的相关性

利用闭环飞行模拟系统研究果蝇视觉飞行定向行为的操作式条件化 ,证明正常果蝇视觉学习记忆能力与日龄有关 ,即 3～ 4d龄果蝇的学习记忆能力明显优于1～ 2d龄果蝇 ,蝇脑内的cAMP含量也呈现随果蝇日龄增加而增加的趋势 .同时对学习记忆缺陷型果蝇进行检测 ,其脑内cAMP含量高于正常对照组果蝇 .通过喂食PDEase抑制剂咖啡因扰乱cAMP代谢 ,使果蝇cAMP水平异常提高 ,导致果蝇学习记忆能力显著下降 ,表明果蝇视觉学习记忆需要脑内cAMP水平处于一适当范围 ,过高或过低的cAMP水平都将影响果蝇的视觉学习记忆能力     

苯甲醛对果蝇视觉联想记忆的阻断

采用飞行模拟系统,以视觉模式为线索、热惩罚为负强化因子,对于在不同发育时期经受苯甲醛处理过的果蝇的视觉飞行定向条件化进行了检验。苯甲醛气味分别作用于果蝇幼虫和成虫阶段,将阻断果蝇成虫建立视觉联想记忆的能力;雌性果蝇在处女期对苯甲醛气味的接触,会阻断其子代建立视觉联想记忆,这种视觉联想记忆的能力可以通过对其子代连续３代的正常饲养而逐渐得到恢复。     

昆虫也具有“空间工作记忆”功能

一个复杂环境中视觉方向的确定,需要对环境中所存在的不同目标的位置有一个记忆,以防它们暂时到了视线之外。脊椎动物具有这种功能,被称为“空间工作记忆”,这是一种至少持续几秒钟的工作记忆形式。Neuser等人通过利用一种虚拟现实环境向走动的果蝇呈现虚拟目标发现,昆虫也具有     

拟环纹豹蛛的视觉距离和颜色选择

为了探明拟环纹豹蛛（Pardosa pseudoannulata）的视觉距离与环境颜色选择情况,通过采用死果蝇(Drosophila melanogaster)和拟环纹豹蛛为试验材料,自制试验设备,分别测定了拟环纹豹蛛的视觉距离（3 cm、4 cm、5 cm、6 cm、7 cm）和其对红、橙、黄、绿颜色的选择。第一组试验中,在拟环纹豹蛛饥饿的情况下,观察记录其对不同距离下果蝇的选择停留时间,以此来确定它们的视觉距离。第二组试验中,观察记录拟环纹豹蛛对不同颜色的选择停留时间,以此来确定它们的环境颜色选择情况。第一组试验结果表明,拟环纹豹蛛在视觉上可以感知距离,它们的视觉对于3cm,4cm,5cm,6cm这4个距离的果蝇都具有敏感性。拟环纹豹蛛对距离3 cm和距离4 cm的果蝇的视觉敏感性相近且最好,对距离5 cm和距离6 cm的果蝇仍具有视觉敏感性,且敏感性相近,但对距离5cm比距离4cm的果蝇的偏爱选择指数明显下降（P<0.05）,说明敏感性显著下降,对距离7 cm以上果蝇的视觉感知几乎不存在。通过拟环纹豹蛛选择停留在有果蝇处的标准曲线y=-9.6770x 118.74,R2=0.8378和选择停留在无果蝇处的标准曲线y=9.6750x-18.729,R2=0.8377,可知随着果蝇距离的增加,拟环纹豹蛛视觉的感知性逐渐减弱,甚至消失,说明果蝇的距离与拟环纹豹蛛视觉的敏感性呈负相关的关系。第二组拟环纹豹蛛对颜色选择的试验中,通过计算出拟环纹豹蛛对4种颜色的偏爱选择指数,即红色为35.40%±1.60%,绿色36.03%±1.60%,黄色18.01%±1.60%,橙色10.56%±1.60%,得出拟环纹豹蛛对黄色和橙色的敏感性显著低于对红色和绿色的敏感性（P<0.05）,它们对红色和绿色最敏感,说明拟环纹豹蛛对不同波长的光色敏感性存在差异。     

果蝇在行为遗传学研究中的重要性及其求爱行为的研究现状

果蝇是研究行为遗传学的良好材料。果蝇的性行为包括交尾前在视觉、听觉、嗅觉、触觉、刺激的传递和接受等方面相当复杂的“求爱行为”,受种特异性配偶认识系统的支配。雄果蝇的求爱歌包括正弦歌和脉冲歌,具有种的特异性。果蝇的信息素起“性引诱”作用,雌果蝇腹部的内部组织可能是产生某种信息素的场所。     

模拟昆虫视觉-行为抉择的强化学习模型

视觉信息用于行为抉择的过程是一个极其复杂的脑信息处理过程,昆虫或动物对外界环境的学习是以价值来控制的,并可影响其行为抉择,研究这一过程对揭示人类自身脑运行机制有重要意义.文章在郭爱克研究小组果蝇实验提供的生物依据基础上,提出了一种模拟果蝇视觉-行为抉择的神经网络模型.该模型引入了价值和基于价值的强化学习算法,应用于输入视觉图像的强化学习,以此建立果蝇脑内多巴胺和蘑菇体对于抉择判断的价值体系.模拟的结果表明,该模型可以模拟果蝇视觉信息的学习和行为抉择过程,其结果与生物实验相符,同时也为机器人视觉信息控制行为抉择的应用提供了基础.     

大肠杆菌改变果蝇产卵偏嗜性

【目的】用大肠杆菌Escherichia coli和黑腹果蝇Drosophila melanogaster分别作为微生物和宿主模型,研究微生物对宿主产卵行为的影响,并探讨大肠杆菌对果蝇存活率的影响。【方法】本研究首先利用野生型果蝇在双选择食物装置分别检测果蝇对大肠杆菌发酵食物的产卵偏嗜性和位置效应;利用大肠杆菌细胞和上清液解析诱导这种行为的原因;利用视觉、味觉和嗅觉突变体果蝇检测作用的感觉系统;通过蛹和成虫存活率检验果蝇对大肠杆菌发酵食物的产卵选择后果。【结果】黑腹果蝇产卵对大肠杆菌发酵的食物具有极显著趋避行为,产卵指数为-0.89。黑腹果蝇产卵对大肠杆菌代谢产物的产卵指数为-0.52,对大肠杆菌菌体的产卵指数为0.02。Orco2突变体果蝇产卵对大肠杆菌发酵的食物趋避行为严重受损,对应的产卵指数为-0.25。大肠杆菌在食物上生长,黑腹果蝇后代的存活率不足5%,而划破食物表面可以显著地降低大肠杆菌引起的黑腹果蝇死亡,将其存活率恢复到正常水平。【结论】大肠杆菌会改变黑腹果蝇产卵行为,使黑腹果蝇避开在其发酵食物上产卵;大肠杆菌代谢产物引起黑腹果蝇产卵的趋避性,果蝇主要通过嗅觉并联合其他感觉系统感知大肠杆菌代谢产物;黑腹果蝇对大肠杆菌产卵趋避行为可提高后代存活率,因为大肠杆菌形成一层菌膜,会引起果蝇缺氧死亡。     

高速LED背光速视器揭示拓扑性质的快速加工

灵长类视觉系统能够非常有效地从环境中提取稳定的不变性特征,而不受各种变换与干扰的影响.这种不变性知觉的时间与动态过程为视觉理论提供了重要的约束.我们开发了一种高速发光二极管(LED)背光速视器,能够短暂呈现1 ms的视觉刺激,并以亚毫秒级精度调整刺激呈现时间.这使得我们可以通过控制视觉输入的可获取时间,估计感觉线索积累的心理物理曲线,从而研究在图形结构优势效应任务中,拓扑、射影、仿射和欧氏不变性的相对加工速度.实验结果表明拓扑不变性所需要的呈现时间最短,这与大范围首先理论的预测相一致.     

果蝇如何作决定

研究显示当果蝇作出基于价值的决定时．它们使用一个具有2个阶段的系统。研究人员对了解灵长类如何决定很感兴趣，但是灵长类的大脑太复杂了．于是张柯以及一组中国神经科学家用了一个更简单的系统。张和同事选择用果蝇Drosophila melanogaster来研究如何作决定。他们训练了这些果蝇在一个模拟飞行器中响应颜色和位置的信号。当果蝇需要作一个价值选择时，     

研究报告：果蝇习得性无助影响空间位置记忆

目的 习得性无助（learned helplessness）是指动物经历了不可逃避性刺激后而产生的无助状态。它对随后实验动物的运动能力、生理状态等多方面都会产生影响,也是人类抑郁症的有效动物模型之一。目前已在多种动物模型中建立了研究习得性无助神经机制的行为实验范式,包括黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）。之前的研究发现,经历过不可逃避高温惩罚的果蝇在活跃程度等方面有显著改变。然而,果蝇的习得性无助状态是否也影响学习认知能力,目前仍然未知。本文对果蝇空间位置学习能力是否受到习得性无助状态影响进行了研究。方法 此研究中,我们完善实验范式,分别检测果蝇在新范式中的空间位置学习行为和习得性无助行为,以及经过长时程随机刺激后果蝇空间位置学习能力的变化。结果 野生型果蝇可在此范式中展现空间位置学习能力与习得性无助状态,而经过长时程不可逃避刺激训练的果蝇,空间位置记忆有显著下降。结论 此研究完善了果蝇习得性无助行为实验范式,实验结果表明习得性无助对果蝇空间位置记忆存在影响。这将对进一步加深对动物习得性无助行为的理解,进而其发生机制研究起到推进作用。     

果蝇求偶行为的影响因素及其分子基础

果蝇Drosophila melanogaster Meigen是进行行为遗传学研究的极好材料。果蝇的雄性求偶行为已经被作为行为遗传学研究的模式。文章简要介绍近年来在遗传和分子水平上对果蝇性信息素和求偶行为的研究进展,尤其是突变体在果蝇行为遗传学研究中的应用。通过对果蝇求偶行为的分析,分别介绍果蝇的性信息素及视觉、听觉、嗅觉和味觉相关基因在果蝇求偶和交配行为过程中的作用。     

科学家完成12种果蝇基因组对比研究“壮举”其中10种是首次测序；研究发现新基因和进化痕迹

要详尽刻画一种生物模型的特征,需要多少个基因组序列?对果蝇而言,一打可能是不错的开始。由美国国立人类基因组研究所(NHGRI)资助的一个国际科研组织11月8日宣布,他们完成了12种“近亲”果蝇的基因组对比研究工作,其中有10种果蝇的基因组是首次测序。对比分析确定出了数千个新     

果蝇脑对2个视觉特征的清晰记忆痕迹

果蝇能够辩认和记住视觉目标。它能根据一小部分的模式参数,例如大小、颜色或者是等高方位,分析它可视环境中所选定的部分,并且贮存这些特定的参数值。像人类一样,果蝇在获得图案的过程中能够独立地识别存在于视网膜上的图案。在这里我们显示了果蝇脑一这个扇形体中心的大部分区域,包括介导视觉模式识别的网状部分。我们已经证明短期记忆有2个模式参数,即在全景中的海拔和等高方位。     

果蝇钙调蛋白和肌球蛋白NINAC相互作用分析

果蝇的视觉信号转导途径是已知的最快的G 蛋白偶联信号通路。这其中涉及到TRP/TRPL通道的开放以及钙离子的内流等一系列反应的形成。NINAC（neither inactivation nor afterpotential C）是一种特异性存在于果蝇感光细胞中的第3类肌球蛋白（Myosin III）,其在终止果蝇的视觉信号转导通路中起着非常重要的作用。NINAC蛋白具有两种亚型：一种是132 kD的蛋白亚型 (p132),另一种则是174 kD的蛋白亚型(p174)。这两种不同的蛋白亚型都具有相同的激酶催化结构域(kinase domain),以及与肌球蛋白相似的马达结构域(motor domain)。但是,它们在C末端却存在着非常大的差异,这其中包括了钙调蛋白结合基序(IQ motif)。NINAC的这两种蛋白亚型在果蝇的感光细胞中的定位以及作用有很大不同,尤其是在与钙调蛋白的相互作用方面。钙调蛋白结合基序与钙调蛋白（CaM）之间的相互作用对于果蝇的视觉信号通路具有重要的意义：NINAC结合钙调蛋白能力的缺失将导致果蝇的视觉传导缺陷。本文通过蛋白共表达的方法,成功表达并纯化得到了不同版本的NINAC与钙调蛋白的蛋白复合物。静态光散射的结果表明,在Ca2+存在情况下,p174蛋白可以结合2个Ca2+-CaM,而p132只结合1个Ca2+-CaM。通过分析型凝胶过滤以及等温量热滴定技术,进一步鉴定了p174及p132的IQ2（第2个钙调蛋白结合基序）序列与Ca2+ CaM的相互作用。通过序列分析及进一步的突变实验发现,p174 IQ2中的3个疏水氨基酸（F1083,F1086 和 L1092）对于钙调蛋白的结合非常重要,并导致了p174与p132蛋白和Ca2+ CaM结合能力的差异。本文的研究提供了NINAC与Ca2+-CaM相互作用的生化机制,将为进一步在果蝇视觉信号通路中深入研究CaM是如何调节NINAC的体内功能实验打下基础。