【焦点热闻】在果蝇复杂的视觉交响乐中发现神经元微电路

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一个由复杂神经元网络组成的管弦乐队演奏了一部名为视觉的交响乐杰作——对于像马克斯普朗克生物智能研究所所长亚历山大博斯特这样的神经生物学家来说，这是一个令人兴奋的领域。在他的部门的最新研究中，科学家们发现了一种微电路，它可以将兴奋性信号转变为抑制性信号，因此能够将单一类型的神经元输入转化为多种用途。这个微电路的发现是一个重要的拼图，有助于更好地理解果蝇、果蝇的视觉过程，并最终理解视觉本身。

视觉是人类最重要的感官之一。因此，大脑的很大一部分专门用于处理视觉信息。为了快速准确地计算视觉信息，大量的神经元网络必须进行复杂的相互作用——果蝇可以帮助我们理解这种相互作用。令人惊讶的是，除了人类和果蝇的眼睛之间存在明显差异外，在它们的大脑处理视觉信息的方式上还存在许多相似之处。由于果蝇的视觉系统非常高效，但远没有我们的复杂，因此它成为神经科学中理解最透彻的神经元网络之一也就不足为奇了。

在果蝇的视觉系统中，级联细胞负责将光信息转化为特定方向的信号。例如，T4 细胞对移动的亮边(ON 通路)有反应，而 T5 细胞仅对移动的暗边有反应(OFF 通路)。T4 和 T5 细胞都有四种亚型，它们被调整到四个主要方向(从前到后、从后到前、向上和向下)。这意味着每个神经元只对特定方向的视觉运动做出反应，即它们所谓的首选方向，而当受到其他方向(= 空方向)的移动边缘刺激时几乎没有反应。

该部门最近破译了在 ON 路径中计算方向选择性的机制，而在 OFF 路径中的确切实现尚待了解。为此，Alexander Borst 部门的科学家开发了钙成像与热遗传学、光遗传学和药理学技术的独特组合，以研究果蝇 OFF 通路下的神经元网络。

他们发现，当接收到沿 T5 首选方向移动的信号时，多个输入神经元会激活 T5 细胞。通过抑制或激活这些输入神经元，科学家们测试了它们在 T5 细胞计算方向方面的作用。综合所有实验，该团队能够确认输入神经元影响和塑造 T5 细胞首选方向的调整。