新的果蝇资源揭示了控制飞行和求偶的神经回路

一组研究人员创造了一种新的资源，用于研究果蝇翅膀运动的运动控制。

这项研究最近发表在eLife的一篇综述预印本上，编辑们将其描述为一篇重要的资源论文，该论文提供了一个细胞类型特异性遗传驱动系库，该库标记了果蝇腹侧神经索（VNC）中与翅膀相关的运动和前运动神经元。

该工具包经过令人信服的解剖学和行为学证据的系统验证，将为未来果蝇飞行和求偶研究提供资源。

所有动物都必须执行精确控制的运动，使其能够生存和繁殖。在果蝇中，这些运动功能由VNC控制，VNC接收和处理感官信息，并产生行走、飞行和求偶等功能所需的运动。

“翅膀行为是运动控制中最迷人的例子之一，”主要作者、美国弗吉尼亚州HHMI Janelia研究园区的前博士后研究员Erica Ehrhardt说。“在飞行中，细微的调整可能会产生巨大的空气动力学后果，而在地面上，雄性苍蝇的紧密模式和微妙的翅膀振动会产生特定物种的求偶歌曲。”

这些不同的行为使用相同的有限运动神经元和肌肉，但运动前VNC电路如何通过同一组神经元产生这些不同的上下文相关运动尚不清楚。

为了解决这个问题，该团队使用最先进的基因工程方法生产了一大批转基因苍蝇“驱动器”线，然后可用于识别运动前VNC电路中的组成神经元。他们在文库中识别出196种独特的背侧VNC细胞类型，这些细胞类型被195条稳定的果蝇驱动系靶向。这包括VNC背侧区域中连接到翅膀肌肉或其他区域的不同类型的神经元，现在可以通过实验进行研究和操纵。

为了证明该库的实用性，研究人员进行了一系列行为和解剖学测试。首先，他们使用针对翅膀运动神经元的试剂，并将单个运动神经元的操纵映射到特定的飞行和求偶行为。他们发现，在系留飞行过程中，特定神经元的激活会导致翅膀运动的可测量变化，这与之前的研究一致。

但是，他们也发现了一些细微的差异。例如，虽然称为i2的转向肌运动神经元的激活会降低翅膀的行程幅度，但相关运动神经元i1的激活则不会——尽管之前的研究预测这两个运动神经元会产生类似的效果。

与超过100000名依赖Phys.org获取日常见解的订阅者一起探索科学、技术和太空的最新进展。注册我们的免费时事通讯，每天或每周获取重要突破、创新和研究的最新进展。

对于求偶行为，他们发现沉默一种名为tp2的特定运动神经元会影响求偶歌曲的各个方面，而沉默其他神经元只会影响歌曲中翅膀动作的特定组成部分——无论是脉冲还是连续音调。

接下来，他们研究了196个靶细胞的发育起源以及它们发送和接收神经信号的部位（肌肉和/或大脑）。然后将这些信息与已发表的VNC连接组的数据进行匹配，为未来对这些神经元的研究提供了有用的资源。Ehrhardt说：“这表明可能有离散的神经元群体参与了翅膀行为的控制。”。“使用这一新资源的未来研究可以探索这一细胞子集的功能重要性。”

“这些结果共同为控制翅膀运动的神经元回路的基本功能架构奠定了基础，并为未来研究运动行为背后的神经元提供了重要资源，”HHMI Janelia研究园区团队项目高级主任Wyatt Korff说。

“该库应使研究人员能够探索控制需要翅膀、脖子或缰绳协调的丰富行为的前运动回路，如飞行或求偶。”