果蝇神经生物学家发现初级运动检测器

识别运动及其方向的第一个和最重要的在任何视觉系统处理步骤。通过这种方式,附近的捕食者和猎物可以被探测到,甚至自己的运动控制。50多年前,一个数学模型预测多么初级运动检测器必须结构化的大脑中。然而,神经细胞执行此工作,他们实际上是如何连接的仍然是一个谜。Martinsried马克斯·普朗克神经生物学研究所的科学家们已经来了一个至关重要的一步,这“圣杯”的运动视觉:他们发现了细胞代表这些所谓的“初级运动检测器”果蝇大脑。观察的结果表明,运动物体在两个独立的处理途径。在每个通道,运动信息处理和分类根据其各自独立的方向。

·拉蒙-卡哈尔,著名的神经解剖学家,是第一个研究苍蝇的大脑。近一个世纪前,他因此发现一群细胞被描述为“奇怪的元素有两个塔夫茨”。约50年后,德国物理学家维尔纳Reichardt假定从他的行为实验与苍蝇,他们拥有“初级运动检测器”,当他提及它们。这些探测器比较两个邻近的感光单元之间的亮度的变化,或方面,在果蝇的眼睛视觉空间的每一点。然后计算当地的运动方向。至少,这是什么理论预测。从那时起,果蝇研究社区已经推测这些“two-tufted细胞”是否被卡哈尔是神秘的初级运动检测器。

这个问题的答案缓慢,随着簇细胞非常小-太粘了电极他们和捕获电信号。现在,亚历山大Borst教授和他的团队在马克斯·普朗克-神经生物学研究所已经成功地让一个突破的援助钙指标。这些荧光蛋白是由神经元本身和改变他们的荧光细胞活跃。因此最终成为科学家可以观察和测量的活动簇细胞在显微镜下。结果证明这些细胞实际上是初级运动检测器Werner Reichardt预测的。

进一步的实验表明,植绒的细胞可分为两组。一组(T4细胞)只对从黑暗到光明由运动引起的,而另一组(T5细胞)在相反的反应,只有亮到暗边。每组有四子组,每只响应运动在一个特定的方向向右,左,向上或者向下。这些定向的神经元选择性发布他们的信息分组到随后的神经组织层完全分离。那里,大神经元使用目视飞行控制这些信号,生成适当的命令飞行肌肉组织,例如。这可能是令人印象深刻的科学家证明:当他们封锁了T4细胞,神经元连接下游和果蝇行为测试所示是忽视运动由黑到灰边引起的。T5时细胞被封锁,亮到暗边再也不能被感知。

在讨论他们的研究成果刚刚发表在《科学》杂志上自然,主要作者马特Maisak和尤尔根•Haag印象深刻与彻底分化,但高度有序的“大脑内的运动信息果蝇。研究的负责人亚历山大Borst,补充道:“这是真正的团队合作——几乎所有的成员在我部门参加了实验。一组钙进行测量,另一个在电生理学工作,第三行为测量。他们都拉在一起。这是一次美妙的经历。”And it should continue like this, since the scientists are already turning to the next mammoth challenge: they would now like to identify the neurons that deliver the input signals to the elementary motion detectors. According to Reichardt, the two signals coming from neighbouring photoreceptors in the eye have to be delayed in relation to one another. "That is going to be really exciting!" says Alexander Borst.