生物谷報道：6月29日，國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》以報告形式發(fā)表了中科院上海生科院神經(jīng)科學(xué)研究所郭愛克院士領(lǐng)導(dǎo)的學(xué)習(xí)與記憶研究組,，關(guān)于多巴胺和蘑菇體環(huán)路調(diào)控果蠅基于價值的抉擇的最新研究成果,。這是該研究組自2001年以來,，第三次在《科學(xué)》上發(fā)表研究論文,。
研究中采用增強(qiáng)子陷阱和上游激活序列（GAL4/UAS）的二元表達(dá)系統(tǒng),，在特定的時間阻斷蘑菇體和多巴胺神經(jīng)元的突觸遞質(zhì)釋放,，發(fā)現(xiàn)當(dāng)相互矛盾的兩種線索信息相對差別很大時，上述的轉(zhuǎn)基因果蠅還是有能力做出明確選擇,，而當(dāng)差別較小時,，選擇就變得徘徊不定。將果蠅作為研究兩難抉擇的模式動物,，郭愛克實驗室在國際上是第一家,。免疫組化的研究結(jié)果顯示，多巴胺的纖維深入到蘑菇體中,，蘑菇體和多巴胺兩個系統(tǒng)的解剖學(xué)聯(lián)系緊密,。為理解腦的這一智能抉擇行為提供了更為簡約的模型生物和新的抉擇方式，也表明基于腦內(nèi)“價值系統(tǒng)”的抉擇行為,，并非人類或非人靈長類的“專利”,。
此項研究是2001年在《科學(xué)》雜志上發(fā)表的研究成果的進(jìn)一步深化，聚焦在果蠅面臨沖突環(huán)境時的價值抉擇的神經(jīng)環(huán)路機(jī)制,。研究證明：（1）果蠅中央腦的蘑菇體結(jié)構(gòu)和多巴胺系統(tǒng)共同掌控果蠅的基于價值的抉擇,，沒有二者共同參與的抉擇是簡單的、“猶豫不決”的線性抉擇過程,，而二者的協(xié)同運(yùn)作才使兩難抉擇成為“當(dāng)機(jī)立斷”的,、“勝者獨享”的非線性抉擇；（2）果蠅有能力完成系列抉擇任務(wù),，即在面對新的抉擇任務(wù)時,，果蠅能放棄在應(yīng)對前一個抉擇任務(wù)時所做的選擇，轉(zhuǎn)而做出新的選擇,，體現(xiàn)了在抉擇的“穩(wěn)定性”和“靈活性”之間的統(tǒng)一；（3）在面對新的抉擇任務(wù)時,，需要蘑菇體結(jié)構(gòu)和多巴胺系統(tǒng)重新快速參與,，而一旦進(jìn)入執(zhí)行階段，就不需要它們了,。最后,，也是最重要的，果蠅腦中的蘑菇體可能起到類似的“門控”作用,，它和多巴胺系統(tǒng)共同實現(xiàn)抉擇過程中的“門控”,、“聚焦”和“放大”機(jī)制，從而導(dǎo)致非線性的,、陡峭的“S” 形曲線,。
通過這些實驗，我們期待,，果蠅小型化的腦在它的小型認(rèn)知世界里的簡約的抉擇行為或許可能提供更多的關(guān)于決策的神經(jīng)環(huán)路和基因方面的信息,，并可能會有助于理解某些認(rèn)知和精神活動的基本原理。
該項研究是在郭愛克院士的指導(dǎo)下，由張柯,、郭建增,、彭岳清、奚望等組成的研究小組聯(lián)合攻關(guān),，歷時五年多完成的,。研究得到了科技部兩個973項目、中科院知識創(chuàng)新工程,、基金委重點項目的資助,。這已是郭愛克領(lǐng)導(dǎo)的研究組自２００１年以來第三次在《科學(xué)》上發(fā)表研究論文，在國內(nèi)也是唯一一位三次在《科學(xué)》雜志上發(fā)表文章的科學(xué)家,。
原始出處：
Science 29 June 2007:
Vol. 316. no. 5833, pp. 1901 - 1904
DOI: 10.1126/science.1137357
Dopamine-Mushroom Body Circuit Regulates Saliency-Based Decision-Making in Drosophila
Ke Zhang,1,2 Jian Zeng Guo,1 Yueqing Peng,1,2 Wang Xi,1,2 Aike Guo1,3*
Drosophila melanogaster can make appropriate choices among alternative flight options on the basis of the relative salience of competing visual cues. We show that this choice behavior consists of early and late phases; the former requires activation of the dopaminergic system and mushroom bodies, whereas the latter is independent of these activities. Immunohistological analysis showed that mushroom bodies are densely innervated by dopaminergic axons. Thus, the circuit from the dopamine system to mushroom bodies is crucial for choice behavior in Drosophila.
1 Institute of Neuroscience, Key Laboratory of Neurobiology, Shanghai Institutes for Biological Sciences, Chinese Academy of Sciences (CAS), 320 Yueyang Road, Shanghai 200031, China.
2 Graduate School of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China.
3 State Key Laboratory of Brain and Cognitive Science, Institute of Biophysics, CAS, 15 Datun Road, Chaoyang District, Beijing 100101, China.
* To whom correspondence should be addressed. E-mail: [email protected]
以顏色和重心作為沖突線索,，在飛行模擬器上研究果蠅抉擇行為的神經(jīng)機(jī)制
