分辨能力强的果蝇:将大脑细胞活动和嗅觉识别行为联系起来
在“你不能把苹果和橘子比较”这句常见的表达背后，隐藏着一个神经科学的基本问题:大脑是如何识别苹果和橘子的不同的?冷泉港实验室(CSHL)的一组神经科学家发表了一项新的研究，提供了一些答案。
在果蝇中，区分气味的能力在于大脑中一个叫做蘑菇体(MB)的区域。先前的研究表明，MB与学习和记忆有关，特别是与嗅觉有关，也被称为嗅觉。
CSHL副教授格伦·特纳和他的同事们现在已经绘制出了大脑细胞在巴甫洛夫条件反射苍蝇中行为反应不同的气味。他们的研究结果在今天发表的一篇论文中概述神经科学杂志的研究表明，能够区分不同气味所需的神经元数量非常少，只有25个。
他们还发现同样少量的神经细胞都参与了相似气味的分组。这意味着，例如，“如果你知道橙子是好的，橘子的气味也会让你想到食物，”罗伯特坎贝尔说博士后研究人员他是特纳实验室的研究员，也是这项新研究的主要作者。
这些有趣的新发现是当代神经科学广泛努力的一部分，旨在确定大脑(任何动物中最复杂的器官)是如何设法制造大量原材料的感觉数据无论是人还是苍蝇，都能理解，以作为做出重要决定的基础。
仔细观察凯尼恩细胞
果蝇MB中的神经元被称为凯尼恩神经元细胞，以它们的发现者神经科学家弗雷德里克·肯杨(Frederick Kenyon)命名，他是第一个在昆虫大脑中染色并可视化单个神经元的人。凯尼恩细胞接收感觉输入从感知嗅觉，味觉，视觉和听觉的器官。MB中这种感觉输入的融合对记忆的形成很重要，这是通过不同类型的信息的连接来实现的。
凯尼恩细胞仅占整个果蝇大脑的4%左右，并且对由气味触发的输入极其敏感，其中神经元之间只有两个称为突触的连接，将它们与嗅觉系统“前端”的受体细胞分开。
但与大脑的其他区域(如脊椎动物的海马体)相比，MB的感觉反应数量很少，而且相对较弱。正是凯尼恩细胞神经元中信号的稀疏性使得特纳和他的团队对果蝇记忆形成的研究非常有希望。“我们开始研究这些信号是否真的能给动物提供信息学习和记忆关于气味，”特纳说。
特别是，特纳的小组想看看他们是否能将这些信号与苍蝇的实际行为联系起来。该团队使用了一种成像技术，使他们能够一次查看100多个凯尼恩细胞的反应，重要的是，量化了他们的结果。他们发现，即使是这些细胞中由气味引发的非常稀疏的反应，也提供了大量关于气味的身份。特纳怀疑，正是这种反应的选择性有助于记忆的准确形成和回忆。
当研究人员将两种气味以一系列越来越相似的浓度混合在一起时，他们发现，两种非常相似的气味可以通过25个凯尼恩细胞的活动来区分。这与果蝇的行为有很好的相关性:当大脑活动表明果蝇难以识别气味时，它们的行为也表明它们无法在气味中做出选择。
这些细胞的活动也解释了苍蝇辨别新气味并将它们归类的能力。这是在“泛化”测试中确定的，在该测试中，苍蝇对不熟悉的测试气味的泛化厌恶程度可以根据气味诱导的凯尼恩细胞相对相似的活动模式来预测。
特纳说:“能够进行这种‘读心术’意味着我们真正理解了这些活动模式发出的信号。”最终，他和同事们希望能够将他们在苍蝇大脑中的发现与神经系统的操作联系起来大脑在哺乳动物。
