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解码决策:昆虫大脑比我们想象的更复杂

2023-09-03 21:39 科隆大学 神经科学新闻 阅读 0
核心摘要: 科隆大学的研究表明,昆虫的蘑菇体不仅负责记忆形成,还参与抽象行为决策,挑战了昆虫仅基于刺激反应的传统观点。通过记录美洲大蠊的神经信号和进食行为,研究人员发现蘑菇体输出神经元编码感觉刺激的效价并考虑动物内部状态,从而预测行为。这一发现对理解复杂大脑功能具有重要意义。

长期以来,人们普遍认为昆虫的行为仅仅是刺激-反应的简单反射,但最新研究表明,昆虫实际上能够根据经验做出微妙的决策。科隆大学动物研究所计算系统神经科学工作组的Martin Paul Nawrot教授和Cansu Arican博士通过记录美洲大蠊的进食行为和神经信号,揭示了蘑菇体(昆虫大脑中的学习和记忆中心)在抽象行为决策中的关键作用。这项研究发表在《当代生物学》上,题为“蘑菇体输出编码感觉运动转化过程中的行为决策”。

关键发现:

  1. 节肢动物大脑中的蘑菇体编码记忆形成和复杂决策,挑战了昆虫仅基于刺激反应运作的传统观点。
  2. 研究选用美洲大蠊,因其大脑相对较大,便于实时测量和解释神经信号与行为。
  3. 蘑菇体输出神经元还会考虑动物的当前状态(如是否饥饿),从而更精确地预测行为。
一只苍蝇
根据神经反应模式,可以准确预测动物是否会在大约十分之一毫秒后表现出进食行为。图片来源:神经科学新闻

过去15年的研究表明,蘑菇体不仅编码记忆,还参与行为决策。在德国研究基金会资助的FOR 2705研究小组框架下,科隆团队进一步发现,蘑菇体输出神经元评估感觉刺激的效价(积极或消极),并结合动物的内部状态(如饥饿感)形成决策。这一发现挑战了蘑菇体仅作为记忆中心的传统观点,将其重新定义为记忆形成和行为决策的中心。由于昆虫与哺乳动物(包括人类)的神经系统在许多基本原则上相似,这项研究也有助于理解更复杂大脑的功能。

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