Nature发现果蝇的神经机制与一分钟决策过程有关

　　一项新的研究揭示了果蝇在决定产卵地点时是如何考虑的，这一发现可以为理解人类如何做出明智的战略决策奠定基础。

　　

众所周知，父母会不遗余力地给孩子一个最好的人生开端：合适的学区、钢琴课、牙齿矫正。果蝇也不例外，即使让它们的后代成功是更基本的。如果你是一只果蝇，找到一个合适的产卵地点——一个既不会被蜘蛛咬，也不会饿死的地方，这是你一生中最重要的决定之一。

现在，发表在《自然》杂志上的一项新研究揭示了果蝇在决定产卵地点时是如何考虑它们的选择的——这一发现可以为理解人类如何做出明智的战略决策奠定基础。

“我们在果蝇的大脑中发现了一个上升到阈值的钙信号，最终指导在几个选项之间做出选择，在这种情况下，是在哪里产卵，总的来说，这是理解大脑中的信息处理如何转化为离散行为的重要一步。”第一作者Vikram Vijayan说，他是洛克菲勒综合脑功能实验室的博士后。

做决定的时间

并非所有的决定都是平等的。有些很容易在眨眼之间做出来——如果一块石头呼啸着砸向你的脸，你会不假思索地躲开。但其他情况，比如在餐厅点主菜，则需要权衡不同的选择，可能需要几分钟的时间。

这就是果蝇考虑把卵留在哪里的情况。在这里，Vijayan建造了一个小型的，可旋转的跑步机，它允许头部固定的果蝇在不同蔗糖浓度的不同表面上行走，模仿它们在现实世界中可能遇到的水果的不同部分。由于果蝇在原地行走，研究人员可以测量它们阅读选项时的大脑活动。

与此同时，研究人员将注意力集中在一组被称为雌性特定产卵下行神经元（oviDN）的特定脑细胞上，在之前的研究中，这些神经元通常与产卵能力有关。

研究人员试图了解这些细胞的活动是否会影响果蝇产卵的时间和地点。神经科学先前的研究表明，当做出决定时，与决策相关的细胞表达的活动上升到一个阈值水平。然而，这些过去的信号只在几秒钟或更短的时间内上升，这意味着它们可以解释一个人在石头呼啸而来时是如何躲避的，但不能解释一个人是如何在餐馆里选择晚餐的。

通过对ovidn活性的成像，研究人员发现，当果蝇观察不同的产卵选择时，钙信号上下波动，最终在产卵开始的那一刻达到阈值、峰值和水平。在过去的工作中，在这里，上升过程可能需要一分钟或更长时间才能达到阈值，这为更长时间尺度的决策提供了一种机制。

最初，研究人员只是观察神经元的过程;但后来，他们小心翼翼地开始调整这个过程，看看它是否会影响所做的决定。有时，他们会激活神经元来加速上升到阈值的过程。当这样做时，研究人员注意到当神经元活动达到阈值时，卵子就会出现，这证实了产卵的决定确实与这个过程达到阈值有关。“一般来说，很难将任何动物的阈值跨越与行动开始联系起来，但在这种情况下，我们发现上升到阈值的过程导致了行动的发生。”

在其他时候，Vijayan温和地抑制ovidn，延长它们参与的过程达到阈值所需的时间。在这些实验中，果蝇需要更长的时间来做出决定，当它们做出决定时，果蝇也做出了更准确的决定。也就是说，它们将更多的卵产在基质上，这与它们在野外的预期偏好相符。

这一发现表明了一些人类早已怀疑的事情——通常，我们越愿意权衡选项，我们就越有可能选择一个更好的，从而做出更好的决定。苍蝇也是如此。苍蝇花在探索上的时间越多，它们就越倾向于选择一个可能确保后代更好生存的选择，”Vijayan说。

新途径

研究人员认为，这项研究的发现可能最终会告诉我们，哺乳动物甚至人类的决策过程是如何展开的。

“这项工作让我们想象，在我们挑选早上穿的衣服时，我们自己的大脑中可能也存在类似的上升到阈值的过程——这一任务类似于我们的果蝇正在执行的任务。”他还指出，如果我们能够理解健康大脑中长达几分钟的决策过程是如何工作的，这只能帮助我们找到治疗神经精神疾病的方法，因为决策能力在这个时间尺度上发生了改变。

下一步，Maimon和Vijayan想要了解分子机制，这些机制使决策过程中的上升信号得以建立。“我们在这些神经元中看到的钙信号有时会上下移动，原因我们无法解释。我们探索了一个因素——选择的相对化学成分——来解释钙信号的上升和下降。探索其他因素可能有助于我们更全面地了解这个过程是如何展开的，从而了解自然界中动物是如何做出几分钟的决定的。”