坐落在果蝇大脑的深处，专门的神经细胞将自己编织成一个小指南针。来自Janelia Research Campus的神经科学家的新结果阐明了该电路的结构以及共同移动罗盘针的神经力。

除了揭示果蝇如何导航的细节之外，结果还提供了一个更宏大和神秘过程的洞察力：大脑如何创建和维护外部世界的内部图片。Janelia集团领导人Vivek Jayaraman说，这种可能性对我们来说是“最激动人心的事情”。“这是一个与认知有关的东西的窗口。”

形状像甜甜圈的大脑结构充当果蝇Drosophila melanogaster的内部指南针。形成这种结构的一些神经细胞，称为椭圆体，起到罗盘针的作用。例如，如果苍蝇改变方向，一条神经细胞活动的方向改变方向也会随着苍蝇的转动而从细胞周围移动到邻近的细胞周围，Jayaraman和Johannes Seelig在2015年的自然报告中报道。Seelig是Janelia的前博士后研究员，现在是德国波恩高级欧洲研究和研究中心的组长。

现在，Jayaraman及其同事更进一步展示了苍蝇的大脑是如何产生如此精确的神经针的。

一组称为E-PG神经元的椭圆体神经细胞通过有效激活邻近神经元并抑制更远的神经细胞来设置罗盘针，Jayaraman及其同事Sung Soo Kim，HervéRouault和Shaul Druckmann，所有Janelia科学家报道5月4日在科学。那些动态 - 附近的激活和遥远的压制 - 有助于在罗盘上保持单一，稳定的航向。

但是，Jayaraman和Janelia集团领导人Shaul Druckmannshows之间的另一项合作是E-PG神经元不能独自移动指南针。研究人员于5月22日在eLife报告说，就像指尖精巧地放在一块ouija板上一样，另一组称为P-EN神经元的神经细胞会转动针头。

P-EN神经元形成一个手柄状结构，位于椭球体上方，在那里它们能够向E-PG神经元发送信号并接收信息。这些车把神经元位于圆形罗盘的顶部，可完美定位以控制罗盘针并响应其运动。Janelia神经解剖学家Tanya Wolff描述的这种空间安排向研究人员提供了系统如何工作的建议。这是“关于这个特定电路最美丽的事情之一，”德鲁克曼说。“从它如何运作的结构中获得这种直觉是一个巨大的推动力。”

研究人员研究了基因工程的苍蝇，以便某些神经元在活跃时发光。Janelia研究科学家Daniel Turner-Evans随后使用精密显微镜观察苍蝇在球上行走时的神经活动。特纳 - 埃文斯看着神经元发光，表明E-PG罗盘神经元的活动。但他也看到了似乎是P-EN神经元在苍蝇转向时转移了神经活动。“你可以看到相互作用，系统的推拉力，”他说。

当把手中的P-EN神经元检测到苍蝇已经转动时，它们将信号发送到指南针中的E-PG神经元，以便在转弯方向上稍微轻推针。“基本上你有一套木偶弦，你可以用这种方式拉动活动，”Jayaraman说。但这不是一条单行道。关于苍蝇当前位置的信息然后移回到车把P-EN神经元，让两组神经元都知道飞行的位置。

Janelia博士后助理Stephanie Wegener进行的其他实验表明，当苍蝇转向右侧时，一些个体P-EN神经元会响应，而当苍蝇左转时，其他人会做出反应。研究人员怀疑，一些未被发现的因素可能会提升飞行的导航能力。“我们决不会说我们理解一切是如何运作的，”韦格纳说。“我们非常了解这个难题的一部分，但它只是一个大难题的一小部分。”

更多线索来自纽约洛克菲勒大学的神经科学家盖比梅蒙的小组。在5月22日在线发表在“自然”杂志上的一篇论文中，他和同事描述了不同P-EN神经元群体所起的导航作用。

他说，由于Janelia独特的协作环境，Jayaraman和他的同事很快就取得了进展。“在实验进行的过程中，你实际上可以将理论师放在同一个房间里，不断与实验者交谈，”他说。“这是一个奇妙的Janelian事情，易于互动，专注于协作。”Rouault和Druckmann对系统如何工作的理论理解通过实验进行了测试，这些实验提供了研究人员用来改进理论的结果。

采用实验和理论方法应该有助于研究人员深入研究飞行导航系统。“我们很想知道大局，”Jayaraman说。“这个罗盘如何使用?”

在人类中，方向感只是制定导航决策的众多因素之一。一个人通常可以直接走到地铁站，但在炎热的一天可能会绕道往市场喝一杯。类似的因素可能会影响果蝇大脑的决定。“我们想象这种指南针有时会用于飞行的某些事情，”Jayaraman说。

他和他的同事正在研究如何研究果蝇中更复杂的决定。弄清楚果蝇如何创造和使用其环境模型可以提供关于我们人类如何知道我们在哪里以及下一步去哪里的重要线索。