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果蠅玩VR登Nature:注意力機制、工作記憶都有,昆蟲大腦原來沒比哺乳
2022-02-20 10:48      來源:IT之家      編輯:肖鷗      閱讀量:10226   

你能想象果蠅也具有注意力,工作記憶和類似意識的能力嗎都快趕上哺乳動物了在剛登上 Nature 的一項研究中,科研人員給果蠅打造了專用 VR 設備

果蠅玩VR登Nature:注意力機制、工作記憶都有,昆蟲大腦原來沒比哺乳

在這個 360 度的全景環境中,果蠅雖然身上系著繩子,但是可以自由扇動翅膀,它的動作也會實時更新場景,從而產生自由翱翔的錯覺。

正是在這樣的實驗中,科研人員有了新的發現,他們觀察到了通常在哺乳動物中才能觀察到的認知能力現象:果蠅微小的大腦中會有記憶的形成,消退以及分心等先進的認知能力這是怎么回事難道昆蟲與哺乳動物差距這么小我們來一探究竟

巴甫洛夫的果蠅

這次果蠅的實驗沿用了心理學上著名的經典條件反射實驗:巴甫洛夫的狗。事件的主人公是生于1992年的周昊欣,他在9月1日以第一作者身份在國際頂尖學術期刊《Nature》上發表了兩篇論文。

在給狗喂食的場景中,剛開始主人一過去喂食,狗狗就會流口水,然后巴甫洛夫在每次喂食前都敲響一個鈴聲,后來狗狗聽到鈴聲就會流口水在這個過程中,狗狗就把喂食和鈴聲聯系了起來

對果蠅的實驗也是同樣的道理,只不過把喂食換成了用激光燙一下,把敲鈴換成了看 T 形圖案。。

當果蠅視野中有正的T形圖案時,也會同時被燙一下,反之不會這樣訓練 7 次之后,在視野中同時出現正T和倒T時,果蠅就會飛向倒T

會分心的果蠅

在果蠅把圖案和被燙的刺激聯系在一起之后,就可以來測試它的記憶了例如我們可以先呈現圖案,等圖案消失后 5—20s 再開激光去燙它在反復幾次之后,如果不開激光,果蠅也能在 5—20s 后做出反應,就說明果蠅的大腦中保留了視覺刺激的痕跡

為了判斷果蠅的記憶能保留多久,科研人員還設計了讓果蠅分心的干擾元素:在圖案消失后不同時間段對果蠅吹一股柔和的氣結果和沒有干擾氣流的情況相比,果蠅在有干擾氣流的情況下表現指數下降更快,在 40s 后基本歸零

這就說明了圖案刺激可以在果蠅大腦里留下短暫的記憶,并且干擾因素可以讓果蠅分心,也就是存在注意力機制。除此之外,研究人員還監測了這個過程中果蠅大腦的活動,發現記憶的形成和消退都和 R2,R4m 神經元活動有關:

這部分神經元在果蠅中央復合體的橢圓體部分,對應到人腦中就是大腦皮層區域:

這么看來,果蠅和哺乳動物的認知能力之間的聯系還是很顯著的今后說不準還可以把果蠅作為高級認知功能的模型要是再聯想到昆蟲和哺乳類都是從同一個祖先進化而來,這種聯系就顯得更深刻了

加州大學圣迭戈分校的生物科學教授 Ralph Greenspan 也表示,可以根據分子特征和記憶存儲方式繪制出果蠅和哺乳動物大腦區域的對應關系,逐漸揭示人類如何實現認知功能。

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