果蝇的触角很小,可以探测声音,捕捉风。

你一定见过果蝇吧。当家里有水果腐烂的时候,这些小家伙就会围拢过来,在上面一阵乱叮。小小果蝇是遗传学研究的大功臣,这是众所周知的事实。但今天我们谈的是它的小触角。果蝇的触角如何识别声音和风?果蝇身体小巧轻盈,它需要知道什么时候有风,才能稳住

你一定见过果蝇。当家里有水果腐烂时,这些小家伙就会聚集在周围,在上面蜇人。众所周知,果蝇是遗传学研究的一大贡献者。但今天我们说的是它的小触角。

果蝇的触角是如何识别声音和风的?

果蝇又小又轻。他们需要知道什么时候有风,以稳定自己,避免被吹离航线。它对风非常敏感,以至于头顶上吹来的微风都能让它呆在原地。这时候你甚至可以用一双筷子夹住它。然而,一旦风停了,果蝇又开始四处走动。

但是果蝇是如何感知风的呢?它是如何将这些信息传递给大脑,让它知道刮风时停止行走的?

事实证明,果蝇感知风的方式是不寻常的。其他昆虫利用从体表角质层竖起的感觉纤毛来探测风。当它被风吹动时,纤毛会弯曲,引发神经反应,它们可以感受到风向和风力。果蝇用它们的触角。它根据天线在风中弯曲的方向来探测风和大致的风向。

这给科学家提出了一个问题,因为长期以来,人们一直认为果蝇触角中的神经元主要是为听觉服务的。当果蝇的触角探测到声音时(比如雄性求偶),它们会在空中振动。声波的振动使触角快速来回摆动,刺激里面的神经元。

另一方面,风不像声音那样有规律地振荡;反之,则是稳定的气流。在风中,天线只会向一个方向弯曲,不会前后摆动。

科学家们想知道果蝇是如何利用一个感觉器官(触角)同时区分声音和风的。

不同的神经元,不同的放电模式

这个问题有两种可能的答案。第一个答案是,黑腹果蝇的触角配备了一个单一但多功能的神经元,它会根据是否检测到声音或风来改变其放电模式。一种放电模式告诉果蝇这是风;另一种放电模式告诉果蝇这是声音。就像考试作弊的时候,用手指轻敲桌面。轻敲一下表示选择A,甚至轻敲两下表示选择b,虽然“花样”不同,但都是用手指。

另一种可能是果蝇的触角与两个不同的神经元相连,一个对振荡的空气做出反应以检测声音,另一个对流动的空气做出反应以检测风。如果用考试作弊来比喻,就像敲手指选A,敲笔选b。

正确答案是什么?第二个!通过选择性去除神经元,科学家证明了果蝇的触角确实与至少两组完全独立的神经元相连。每组神经元只检测一种类型的刺激(或声音或风),每组神经元将其信息发送到大脑中完全不同的区域。

这两组神经元的内在特性非常不同。我们知道,声波主导的振荡具有来回振荡的性质。负责检测声音的神经元只有在触角扭曲时才会放电,一旦触角回到原位,放电就会迅速停止。例如,在声波的作用下,触角的摆动遵循“向左弯曲-恢复-向右弯曲-恢复-向左弯曲-.所以声音探测神经元的放电模式是“放电-停止-放电-停止-放电-.另一方面,风主导的摆动并不具有振荡的特性,因此当它们的触角被风吹动时,检测到风的神经元会放电,直到风停止。

不同的放电模式导致果蝇表现出完全不同的行为:对声音的探测导致类似交配的行为(当听到求偶的声音时),而对风的探测则使果蝇立即停止走动。

人的眼睛、耳朵、皮肤和头发都可以感知风,但考虑到动物检测风的方式有很多种,我们是否有像果蝇那样专门检测风的神经元还不清楚。为了解开这个谜团,有一天我们或许可以为机器人提供一种额外的导航方式。

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