来自中科院生物物理研究所，脑与认知科学国家重点实验室（State Key Laboratory of Brain and Cognitive Sciences）等处的研究人员分析了果蝇的趋光性，从而揭示了一种新型神经调控机制，帮助我们更深入了解动物在环境刺激条件下，根据自身的需要所采取的应答策略。这一研究成果公布在Science杂志上。

文章的通讯作者是生物物理研究所的刘力研究员，以及周颜强（Yanqiong Zhou，音译），前者早年毕业于南开大学，主要研究方向是以果蝇为模型，在“基因、脑、行为”的框架下，采用分子遗传学、细胞生物学和行为学相结合的方法。

光线对于人类的影响不言而喻，大多数人的生理节奏都恰好为24小时，我们自己之所以意识不到，是因为有太阳在替我们值勤。如果把人放进一间没有光线变化的屋子里，他们便会完全失去时间概念，睡眠和饮食节奏都会变得与外部世界格格不入。

研究证明动物天然的对于光线的趋向性并不是不变的，比如果蝇在幼虫期趋向于黑暗，而成虫则趋向与光明，为了解析这种趋光性的神经调控原理，在这篇文章中，研究人员分析了果蝇幼虫趋光行为中的神经调控功能，结果发现在果蝇脑中存在一对同构神经元，能调控幼虫避光和喜光不同的趋光特性。这一研究成果揭示了一种新型神经调控机制，帮助我们更深入了解动物在环境刺激条件下，根据自身的需要所采取的应答策略。

果蝇作为一种经典的模式生物，是探索生命科学问题的强有力的工具，目前果蝇已经被应用于生命领域的各个学科中，如神经科学的研究中，用于研究各种基因、突触、神经元以及神经元网络在各种神经活动中的功能。

刘力研究组就是利用这一模式动物，获得了一个又一个的发现，他们曾在2006年发表Nature文章，讨论了果蝇脑对两种视觉参数的记忆。

自然界中，果蝇可以根据图形本身所具有的一些参数，如大小、颜色、重心高度和图形朝向等，来完成对相应视觉图形的识别并形成记忆；但是，基于这种图形识别的结构基础是什么，也就是果蝇脑中神经元是如何构成功能回路来完成记忆的，却是科学家们不了解、一直在探讨的问题。

为破解这一科学难题，研究人员利用视觉飞行模拟器——内有一圆柱形空间，将果蝇固定其中，它振翅“飞行”时，视野转变与现实一致；并可预先设定果蝇向某方向飞时，给予一定的惩罚（或奖励）——训练果蝇选择飞向某种图形，以避免受到热惩罚；然后采用分子遗传学方法，检验果蝇记忆有关视觉图形的脑区。

据了解，尽管视觉飞行模拟器完全由计算机控制，精密、灵敏、高效，收集每只果蝇飞行的数据仍需半个小时，一天8小时仅能观测16只，其中有效数据10组左右。几年来，研究组获得数据2万余组，基本“穷尽”果蝇视觉记忆各种可能出现的条件。

原文摘要：

Two Pairs of Neurons in the Central Brain Control Drosophila Innate Light Preference

Appropriate preferences for light or dark conditions can be crucial for an animal’s survival. Innate light preferences are not static in some animals, including the fruit fly Drosophila melanogaster, which prefers darkness in the feeding larval stage but prefers light in adulthood. To elucidate the neural circuit underlying light preference, we examined the neurons involved in larval phototactic behavior by regulating neuronal functions. Modulating activity of two pairs of isomorphic neurons in the central brain switched the larval light preference between photophobic and photophilic. These neurons were found to be immediately downstream of pdf-expressing lateral neurons, which are innervated by larval photoreceptors. Our results revealed a neural mechanism that could enable the adjustment of animals’ response strategies to environmental stimuli according to biological needs.

作者简介：

刘力

简历 & 研究组工作摘要：
　　　 1989年 毕业于南开大学
　　　　1996年 在生物物理研究所获得博士学位
　　　 1997年 获洪堡奖学金在德国维尔兹堡大学做博士后
　　　 1999年至今生物物理研究所工作，研究员。脑与认知科学研究中心副主任。中国生物物理学会常务理事，《生化与生物物理进展》常务编委

　　　 主要研究方向：以果蝇为模型，在“基因、脑、行为”的框架下，采用分子遗传学、细胞生物学和行为学相结合的方法，主要研究（1）学习记忆及基本认知过程的细胞分子机制；（2）神经系统特定结构的功能以及与行为的关系。负责承担了科技部973项目子课题、国家基金委杰出青年基金项目和中国科学院知识创新方向性项目等。

　　　 近期（06－07）主要工作和进展：在自然界中，果蝇可以根据图形本身所具有的一些参数，如大小、颜色、重心高度和图形朝向等，来完成对相应视觉图形的识别并形成记忆。但是基于这种图形识别的结构基础是什么，也就是果蝇脑中神经元是如何构成功能回路来完成记忆的，我们却还不了解。最近我们采用遗传学方法将特定的脑结构与功能联系起来，首次证明了果蝇中心脑区－扇形体结构，参与调节视觉图形的识别过程。扇形体内的两层水平平行片状结构由两组神经元的末梢分支构成，它们分别具有记忆图形的重心高度信息和记忆图形朝向信息的功能，从而使果蝇有效地分辨重心或朝向不同的图形。这一发现表明：果蝇个体很小，脑功能却相当复杂，其视觉记忆功能需要脑中特定神经元形成回路来完成。这项工作也使果蝇成为了研究神经结构和功能关系的模型之一。