快速度假:如何逃避掠夺者  

当果蝇检测到接近的捕食者时,只需一秒钟就花了一分,以优雅地向空中发射到空中,而且在那里’没有总是花时间。一些威胁需要一个更快的假期,即使事情变得有点笨拙。霍华德休斯医学院科学家的新研究’他的Janelia Research Campus揭示了速度快速逃脱的电路’S脑覆盖飞行’威胁迫切需要时,较慢,更受控制的行为。

“The fly’S快速起飞是平均八毫秒的速度比其更受控的起飞更快,”Janelia Group Lairt Gwyneth卡说。“八毫秒可能是生与死之间的区别。”

卡研究逃生果蝇的行为揭开了借调决策的电路和流程,取消大脑如何集成信息以响应不断变化的环境。她的团队’在2014年6月8日在线发布的新研究,在自然神经科学期刊上,表明两个神经电路介导果蝇’慢速稳定或快速笨拙的逃生行为。卡片,博士后研究员Catherine Von Reyn,他们的同事发现,快速逃逸电路中的关键神经元中的活动穗可以覆盖较慢的逃脱,促使威胁太近时的速度到春天到安全。

一对神经元—叫巨纤维—在果蝇中,长期以来一直怀疑触发逃脱。卡斯表示,研究人员可以通过人工激活巨纤维神经元来引发这种行为,但没有人实际上证明那些神经元响应与接近捕食者相关的视觉线索。如果他们没有,她都很好奇神经元可以如何参与自然行为’似乎响应相关的感官线索,所以她决定测试他们的角色。

在Janelia执行董事Gerald Rubin的Lab的遗传工具中开发的卡片’S团队打开或关闭巨纤维神经元,然后观察苍蝇如何应对捕食者样刺激。他们在卡中开发的设备中进行了实验’捕获各个苍蝇视频的实验室,因为它们暴露在迫在眉睫的黑暗环上。将图像投射到半球表面上并迅速扩展以填充飞行’S视野,模拟捕食者的方法。“It’S真的像一个阵容的苍蝇,”卡解释了。高速摄像机每秒记录6,000帧的响应,允许卡和她的同事详细检查一系列组成飞行的事件’s escape.

确保他们的实验与果蝇有关’现实世界经验,卡与Janelia集团领导人安东尼·莱昂纳德联合联系,记录和分析了曲目的轨迹和加速 - 果蝇的天然捕食者 - 因为他们袭击了。他们设计了迫在眉睫的刺激,以模仿这些功能。“我们想确保我们真的挑战了像捕食者攻击的东西,” Card says.

通过分析超过4,000只苍蝇,卡和她的同事对模拟捕食者发现了两个不同的反应:长而短暂的逃逸。为了准备稳定的起飞,苍蝇花了时间充分提高翅膀。相比之下,逃脱,消除了这一步,剃掉了起飞时间,但常常导致飞过空气滚动。

当科学家关闭巨纤维神经元时,防止它们射击,苍蝇仍然设法完成其逃生序列。“在表面级评估上,沉默神经元绝对没有影响,” Card says. “你可以消除那些人们认为是这种逃避行为的基本的神经元,苍蝇仍然逃脱。”然而,完全消除了较短的逃脱。没有活性巨纤维神经元的苍蝇总是选择较慢,稳定的逃脱。相比之下,当科学家转换巨纤维神经元时,在没有捕食者样刺激的情况下,苍蝇颁布了它们的快速逃避行为。证据表明巨型纤维神经元仅涉及短逃逸,而单独的电路介导长期逃逸。

卡和她的同事想了解苍蝇如何决定何时牺牲稳定,有利于更快的反应。要了解更多信息,卡瑟琳·冯雷诺,卡的博士后研究员’S Lab,建立实验,其中她可以直接监测巨纤维神经元的活性。令人惊讶的是,她发现巨型纤维不仅在短模式逃逸中活跃,而且在一些长型逃逸期间也是活跃的。这种情况比提出的遗传实验更复杂。“看到电生理的动态使我们能够理解秒筒的时间很重要,是决定飞行’选择逃生行为,” Card says.

基于他们的数据,卡和von Reyn提出了一种迫在眉睫的刺激,首先激活大脑中的电路,从而从翅膀的受控电梯开始。当物体粘合更近时,填充更多的飞行’S视野,巨型光纤激活,提示更紧急逃脱。“是什么决定了飞行是否是一个长型或短模式逃脱是在翅膀上升后的时间才能踢它的腿,它开始起飞,” Card says. “在该序列期间,巨纤维可以在任何时候发射。它可能根本没有火 - 在这种情况下,你得到了这个漂亮的长,精美的思想起飞。它可能会立即射击,在这种情况下,您可以获得缩写的逃生。”巨大的光纤可能会越快越快,巨大的光纤可能会发射,增加了短逃逸的可能性。

卡对逃生行为的许多方面来说仍然好奇。飞行如何计算威胁的方向,并决定逃离的方向,她奇迹。是什么让飞行决定发起起飞而不是其他避免的演习?她说,控制这些感觉驱动的行为的相对紧凑的电路提供了一种强大的系统,用于探索动物用于在另一个方面选择一种行为的机制。“我们认为您可以真正在单个神经元的水平上询问这些问题,甚至在那些神经元中的个别尖峰。”



本新闻稿中的材料来自于始发的研究组织。可以为样式和长度编辑内容。有一个问题? 让我们知道 .

订阅

每天早上有一封电子邮件,我们的最新帖子。从医学研究到空间新闻。环境的环境。技术物理学。

感谢您的订阅。

出问题了。