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许多动物依靠气味来识别和定位周围的物体并作出适当的反应。为了进一步研究这一现象，英国LMB神经生物学部门的Greg Jefferis小组对果蝇进行了研究，已知这些果蝇中的雄性会释放一种信息素，即顺式醋酸乙烯酯(cVA) ，这种信息素由专门的嗅觉通道感知，在雌性果蝇身上起到催情剂的作用，但在雄性果蝇身上却促进了攻击性。
Greg小组的博士后Dana Galili和小组的博士生István Taisz利用这种基于性别的信息素反应差异，确定了第一种机械解释，即气味如何同时编码刺激物的身份和位置。
Dana 和 István 在多个层面上检查了果蝇的大脑，建立了电路模型来检查感觉信号的不同方面是如何被大脑分离的。他们的方法是以最近发表的果蝇成年大脑的突触分辨率连接体（大脑连接的线路图）及其分析为指导，由Greg小组的成员带头。
利用基因工程的苍蝇，研究小组能够检验他们从线路图中得出的假设。荧光显微镜使他们能够记录特定的神经细胞对刺激的反应。然后，他们通过改变细胞的活动来确定这些细胞所代表的社会行为。
通过研究雌性苍蝇如何利用气味来确定刺激位置，研究小组发现苍蝇对到达两个触角（苍蝇的鼻孔）的气味差异特别敏感，并且可以利用这些信息来定位雄性苍蝇。
雄性果蝇在雌性果蝇周围自由移动，同时记录雌性果蝇大脑中对雄性信息素气味作出反应的神经元的活动。 这些神经元被调整以编码雄性的角方向。
此外，研究人员确定了这样一种机制，即一个神经元增加左右对比度，允许增强精确定位男性角方向的能力，尽管天线之间的空间差异很小。
研究小组的发现说明了一种单一的感觉——雄性的气味——是如何在大脑中分解成不同的方面的，每个方面都由一个专门的神经通路编码。他们的结果提供了一个独特的全面的描述，如何单一的刺激是由大脑在突触分辨率分解，与连通性和功能的完整图表。大脑解释周围环境的能力依赖于将每个刺激分解成元素成分并赋予它们各自的含义。
例如，雄性的移动速度，它在雌性周围空间的位置，以及雄性作为潜在交配对象的质量都是在大脑中分别计算的，每个都可能导致不同的反应。例如，与雄性素质相关的途径可以激发雌性的性反应，而代表雄性运动的途径则不能。
这种对单一感觉刺激的神经反应的先进理解有助于更广泛的科学努力，以充分解释健康的大脑如何运作。这对于更好地了解患病或受伤的大脑出了什么问题是必要的。
展望未来，Dana和István使用的方法将作为大脑较大物种未来工作的参考点，这也是未来连接体数据集的重点。
这个项目是与剑桥大学果蝇连接学小组和Champalimaud基金会行为和代谢实验室的科学家合作完成的，研究结果于5月25日发表在Cell杂志上。
这项工作由乌克兰国家研究中心、欧洲研究理事会、NeuroNex（国家科学基金会）、韦尔康信托基金、EMBO、“LaCaixa”银行基金会、FCT（技术基础）和Champalimaud基金会资助。
此外，该项目还收到了欧盟地平线2020年研究和创新计划根据第748478号赠款协议提供的资金。
参考资料：
1.https://www2.mrc-lmb.cam.ac.uk/how-flies-use-smell-to-determine-the-identity-and-position-of-other-flies/
2.https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(23)00472-5
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