果蝇对视觉环境的快速变化做出反应

外泌体蛋白质组
视觉从根本上基于对对比的感知。当光线条件改变时,眼睛需要一定的时间来适应并恢复其正确估计对比度的能力。这些过程相对容易理解。然而,约翰内斯·古腾堡大学美因茨大学(JGU)的研究人员现在发现了果蝇(Drosophila melanogaster)所采用的一种机制。拓宽了我们对视觉感知的理解。他们的结果解释了即使在突然变化的光线条件下,眼睛也能正确评估对比度的原因。“果蝇之所以能够做到这一点,是因为它们的视觉系统中的神经细胞会对亮度做出反应。当视觉刺激动态变化时,这些神经细胞使果蝇能够调节其行为,”研究项目负责人马里恩·西利斯教授解释说。
生命有机体的感觉系统已经发展为倾向于注意到变化,而不是绝对的感觉输入。“例如,您可能会忘记自己白天戴着项链,但是如果昆虫落在皮肤上,您会立即感觉到它,” Silies补充道。视觉以相同的方式工作,因为它适应性强并且旨在响应环境的变化。许多神经细胞对对比度做出反应,而不是对亮度本身做出反应。这就是为什么许多动物的视觉系统在黎明,黄昏,白天或在瞬息万变的环境中都能表现出色的原因。
 
视网膜中感光细胞的性能在脊椎动物和无脊椎动物中都起着关键作用。这些感光器可确保检测到对比度,而与背景亮度无关。然而,仅这种视网膜适应性不能解释应对突然变化的机制,例如当动物快速移动或观察物体从明亮的阳光移动到阴影时。在这种情况下,背景亮度可能会在几毫秒内变化。
 
仅对比敏感的椎板神经元是不够的/亮度充当校正信号
 
在对果蝇的研究过程中,Marion Silies教授和她的神经科学家团队将重点放在神经系统中感光细胞下游直接发生的过程上。他们特别关注涉及专门检测对比度升高或降低的椎板神经元的通路。“在这里,我们发现了果蝇中一个对亮度敏感的途径视觉系统。光是对比敏感的神经元反应不足以解释对视觉刺激变化的行为反应,并提出了校正信号的存在,当背景亮度突然下降时,该信​​号会缩放对比敏感反应,”作者在他们的《当代生物学》文章中写道。我们已经能够证明,关于亮度的信息充当了校正信号,当它突然变暗时会介入。第一作者Madhura Ketkar补充说:“这意味着需要有关亮度的信息才能准确地识别对比度。”迄今为止,已经假设其他薄层神经元所传递的相对对比度仅是必要的,以便在快速变化的光线中准确查看。
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