基因、脑与行为的关系是脑与认知科学面临的重大战略性科学问题。不同物种的脑虽然在形态上迥然不同，但是在基因水平上却有很高的同源性，从而使脑具有相似的基本功能。在脑与认知科学中选择何种模式生物对于科研非常重要，有助于理解、预防和治疗相关性神经和精神疾病。诺贝尔奖得主坎德尔教授就曾选择海兔作为模式生物，成功地将各种行为包括学习行为与突触的可塑性结合起来进行研究，确定了短时和长时记忆是如何储存在神经系统中的。而对于研究学习记忆所选择的主要模式生物就是果蝇。这是为什么呢？作为一个重要的模式生物，果蝇是探索生命奥秘的万能钥匙，以果蝇为模型有诸多的优势——

第一，果蝇的生命周期短，繁殖力强。第二，果蝇具有清晰的遗传背景，在2000年果蝇测序工作已基本完成，果蝇基因组有13000～15000个基因，所有果蝇的遗传密码已经清楚。根据果蝇的遗传密码以及相关的信息，研究人员已经在互联网上建立了各种各样果蝇的相关数据库，而其相对简单的神经系统也很有助于对其进行研究。第三，果蝇也具有多种多样的行为，果蝇可以进行学习，有的非常“聪明”，当然也有“傻瓜”。果蝇也可以发生老年痴呆，还会饮“酒”、吸“毒”并表现出相应的行为。重要的是果蝇可以睡眠，甚至做梦，还可以唱情歌。因此，以果蝇为模型，通过基因突变和行为筛选可以确定与学习记忆相关的候选基因，进一步通过反向遗传学方法，可能在不同物种中确定候选基因的调控机制及其在学习记忆等行为中的功能。

最近，我们研究发现果蝇中心脑区的扇形体结构参与了调节视觉图形识别过程，并证实视觉模式的记忆定位在中央复合体中扇形体的平行分层细胞结构。这是首次对果蝇视觉学习记忆功能区的精确描述，说明了果蝇的记忆痕迹并不存储在某一通用的记忆中心。科学家已经发现果蝇能够进行嗅觉的联想记忆，那么视觉记忆是储存在脑中什么样的地方呢？果蝇脑中有两个非常重要的结构：一个叫做蘑菇体，另一个是中央复合体。后者包括脑桥、扇形体、小体等结构，周围是中央复合体的突触体，我们要看一下这些是否对果蝇的视觉记忆产生影响。

我们通过研究发现，中央复合体可能与果蝇的视觉记忆的储存有密切关系，但在中央复合体的几个亚结构中究竟是哪个与此密切相关呢？经过大量的实验以及对果蝇进行大量的筛选，终于把视觉记忆功能部位确定为扇形体。我们知道，人类分辨不同的图形是根据图像之间的不同参数进行分辨，而果蝇进行图形的分辨同样也可以根据不同的参数，比如可以根据图像的高度、大小、颜色来分析不同的图形。果蝇的扇形体结构共分6层，每一层均由几十个神经元组成，并均赋予了非常特定的功能。比如有的层的神经元负责处理不同图形的高度区别，并且形成记忆，而另外层的神经元则对于大小、朝向等其他参数进行处理并负责记忆。这样，扇形体不同的结构分工负责不同的参数，最终形成视觉记忆。

上述的研究成果发表在2006年的《自然》杂志上，其价值在于第一次从基因、细胞、脑结构以及行为等多个层次精确定位了果蝇视觉学习记忆的脑功能区，有力支持了果蝇的视觉位移不变性识别，揭示了果蝇的脑中并不存在一个通用的记忆中心，而是不同特征藏在不同的区域里，这样的成果将有助于下一步对果蝇视觉编码的解析。

中国科学院生物物理研究所研究员刘力

从果蝇研究向诺贝尔奖靠近

对于在腐烂水果上飞舞的果蝇，常人只会皱眉将之拂去。但是对于一些中国科学家而言，小小果蝇不仅是科研生活的全部，还蕴藏着他们向诺贝尔奖靠近的希望。正在此间举行的“2006诺贝尔奖获得者北京论坛”上，中国科学院生物物理研究所教授刘力关于果蝇“视觉归纳能力”研究的最新成果引起了包括7位诺贝尔奖得主在内的与会者的关注。“果蝇作为一个重要的生物型模型，是探索生命奥秘的万能钥匙。”刘力这样向新华社记者介绍。刘力在对从事视觉学习和记忆等认识过程的细胞分子基础的研究中，发现了果蝇具有对视觉刺激进行归纳并对视觉图像进行识别的能力。“这一微小的研究对象体内有着取之不尽、用之不竭的科学宝藏。”刘力说：“果蝇的脑中并不存在一个通用的记忆中心，而是不同感觉记忆藏在不同的区域里。并且，像人类能记住图像的高度、大小、颜色等不同参数一样，果蝇的图像记忆也有对应的不同参数。”红眼、双翅、身体分节、黄褐色的小昆虫果蝇，经研究发现与人类有着惊人的相似，以果蝇作为模型来解决人类的疾病有诸多优势。刘力“如数家珍”地介绍说：果蝇可以进行学习，有的非常聪明，有的傻乎乎，他们甚至也会发生老年痴呆；果蝇也要睡眠，甚至可以做梦，还会对异性唱情歌；有的则是“不良少年”，喜欢饮酒、吸毒。虽然刘力在果蝇身上的新发现令大多数人感到“隔行如隔山”，但几位诺贝尔奖得主纷纷向记者表示：最基础的研究往往带来最尖端的成果，小果蝇反映的是科学的大世界。真正的科学家往往穷尽一生研究一些旁人看来极其普通的对象，来解答人类面临的深奥的问题。刘力现在正在研究如何进行果蝇视觉信息的编码。“如果能为这个技术提供实验基础，就可能再攻克一种人类疾病。”