果蠅小觸角，探聲又捕風(fēng)

林之森

你一定見(jiàn)過(guò)果蠅吧。當(dāng)家里有水果腐爛的時(shí)候，這些小家伙就會(huì)圍攏過(guò)來(lái)，在上面一陣亂叮。小小果蠅是遺傳學(xué)研究的大功臣，這是眾所周知的事實(shí)。但今天我們談的是它的小觸角。

果蠅的觸角如何識(shí)別聲音和風(fēng)？

果蠅身體小巧輕盈，它需要知道什么時(shí)候有風(fēng)，才能穩(wěn)住自己，避免被吹離航線。它對(duì)風(fēng)是如此敏感，一股微風(fēng)從頭頂吹過(guò)，就能讓它趴在原地一動(dòng)不動(dòng)。這個(gè)時(shí)候，你甚至可以用一雙筷子將它夾起來(lái)。然而，一旦風(fēng)停，果蠅又立即開(kāi)始四處走動(dòng)了。

但果蠅是如何感知風(fēng)的？它是如何將這一信息傳遞給大腦，以便知道在風(fēng)吹時(shí)停止走動(dòng)的？

事實(shí)證明，果蠅感知風(fēng)的方式是不尋常的。其他昆蟲用從體表的角質(zhì)層豎立起來(lái)的感覺(jué)纖毛來(lái)探測(cè)風(fēng)，當(dāng)被風(fēng)吹動(dòng)時(shí)，纖毛彎曲，觸發(fā)神經(jīng)反應(yīng)，便可感覺(jué)風(fēng)向和風(fēng)力。而果蠅使用的是它的觸角。它依據(jù)觸角在風(fēng)中朝哪個(gè)方向彎曲，來(lái)探測(cè)風(fēng)以及大致的風(fēng)向。

這就給科學(xué)家出了一個(gè)難題，因?yàn)殚L(zhǎng)期以來(lái)，人們一直認(rèn)為果蠅這就給科學(xué)家出了一個(gè)難題，因?yàn)殚L(zhǎng)期以來(lái)，人們一直認(rèn)為果蠅

而另一方面，風(fēng)不像聲音那樣有規(guī)律地振蕩;相反，它是一股穩(wěn)定的氣流。在風(fēng)中，觸角只會(huì)朝一個(gè)方向彎曲，不會(huì)來(lái)回?cái)[動(dòng)。

科學(xué)家想了解，果蠅是如何利用一個(gè)感覺(jué)器官（觸角）來(lái)同時(shí)分辨聲音和風(fēng)的？

不同的神經(jīng)元，不同的放電模式

對(duì)這個(gè)問(wèn)題有兩個(gè)可能的答案。第一個(gè)答案是，果蠅的觸角配備了一種單一的但多功能的神經(jīng)元，這種神經(jīng)元會(huì)根據(jù)它探測(cè)到的是聲音還是風(fēng)而改變其放電模式。一種放電模式告訴果蠅，這是風(fēng);另一種放電模式告訴果蠅，這是聲音。這就好比考試作弊的時(shí)候，用手指敲桌面，敲一聲代表選A，連敲二聲代表選B，“模式”雖然不同，但用的都是手指。

另一種可能性是，果蠅的觸角與兩種截然不同的神經(jīng)元相連，一種對(duì)振蕩的空氣作出反應(yīng)以探測(cè)聲音，另一種對(duì)流動(dòng)的空氣作出反應(yīng)以探測(cè)風(fēng)。假如還是用考試作弊來(lái)比喻，這好比用手指敲一聲代表選A，用筆敲一聲代表選B。

正確的答案是什么？第二個(gè)！通過(guò)選擇性地去除神經(jīng)元，科學(xué)家證明，果蠅觸角確實(shí)與至少兩組完全獨(dú)立的神經(jīng)元相連。每組神經(jīng)元只檢測(cè)一種類型的刺激（或聲音或風(fēng)），并且每組神經(jīng)元都將其信息發(fā)送到大腦中完全不同的區(qū)域。

這兩組神經(jīng)元的內(nèi)在屬性非常不同。我們知道，由聲波支配的擺動(dòng)具有來(lái)回振蕩的性質(zhì)，負(fù)責(zé)探測(cè)聲音的神經(jīng)元只有在觸角扭曲時(shí)才會(huì)放電，觸角一旦恢復(fù)原位，放電迅速停止。譬如，在聲波的作用下，觸角的擺動(dòng)遵循“向左彎-復(fù)原-向右彎-復(fù)原-向左彎-……”的模式，那么探測(cè)聲音的神經(jīng)元其放電模式就是“放電-停止-放電-停止-放電-……”。另一方面，由風(fēng)支配的擺動(dòng)不具有振蕩的特點(diǎn)，所以探測(cè)風(fēng)的神經(jīng)元在觸角被風(fēng)吹動(dòng)時(shí)，就一直放電，直到風(fēng)停了為止。

不同的放電模式導(dǎo)致果蠅表現(xiàn)出截然不同的行為：探測(cè)到聲音導(dǎo)致像交配這樣的行為（在聽(tīng)到求偶的聲音時(shí)），而探測(cè)到風(fēng)使果蠅立刻停止四處走動(dòng)。

人的眼睛、耳朵、皮膚、毛發(fā)都能感知到風(fēng)，但考慮到動(dòng)物探測(cè)風(fēng)有很多種方式，我們是否像果蠅也有專門探測(cè)風(fēng)的神經(jīng)元呢，這仍然不清楚。破解了這個(gè)謎，有一天我們或許可以給機(jī)器人提供一種額外的導(dǎo)航方法。