用于分析昆虫先天行为的神经回路的新方法

昆虫展示了各种特定物种的天生行为(本能行为)。例如，已经找到花蜜的工蜂在返回其蜂箱时呈现出8形摆动的舞蹈。已经检测到性信息素的雄性蛾飞来寻找雌性对应物。关于昆虫大脑中神经回路的功能如何产生各种先天行为仍然存在许多问题。

为了获得神经回路的完整图片及其对先天行为负责的功能，有必要揭示在发生先天行为时被激活的神经回路。还需要一种能够通过以人工方式操纵神经回路的活动来控制昆虫行为的方法。

金泽大学目前的研究小组一直积极参与神经回路功能的研究，重点研究表达以神经活动依赖方式发生的基因。此前，该小组鉴定了转录因子基因激素受体38(Hr38)* 1)，其在昆虫脑中以神经活动依赖性方式表达，并发现该基因是神经活动的有用标记物。

在本研究中，该小组使用果蝇(Drosophila melanogaster)，一种模型昆虫，产生一种精确反映Hr38表达模式的转基因菌株，建立一种方法，通过用绿色荧光标记它们可以特异性地显示活跃的神经元。蛋白质(GFP)* 2)。使用这种方法，他们揭示了雄性果蝇在大脑和腹神经索中的神经回路的完整图片* 3)当雄性苍蝇与雌性苍蝇相互作用时被激活。已知的是，在性别决定基因徒劳和doublesex确定果蝇的大脑和腹神经索中的神经系统的性别，并且这些基因负责雄性和雌性神经回路的发育。在本研究中，该小组专门将他们的方法应用于表达无效或双重的神经回路。这揭示了在求偶行为期间雄性神经回路内的主动神经回路。结果发现，除了已知在调节交配行为中重要的神经回路之外，该组还发现神经丛aSP2特别是当雄性蝇与雌性蝇相互作用时。

除了在行为期间激活的神经回路的可视化之外，重要的是能够以期望的方式操纵神经回路活动以揭示神经回路功能。因此，该组产生了一种果蝇品系，它可以活性依赖性地表达CsChrismon，一种光活化通道视紫红质* 4)，代替GFP。允许该株的雄蝇与雌蝇交配;第二天，在除去雌蝇后，单独的雄蝇被照亮。雄性蝇虽然没有任何雌性蝇，但显示出交配行为的典型腹部弯曲。这表明在前一天交配期间激活的神经回路可以在一天后通过光重新激活。

此外，该小组分析了神经簇aSP2对交配行为的作用。对aSP2神经活动受到抑制的雄性蝇的求偶行为的详细分析表明，雄性果蝇以正常方式接近雌性果蝇但经常中断求爱;结果，交配成功率大大降低。在果蝇的求爱中，雄性果蝇对雌性的持续动态接近，一开始可能不情愿，对于雌性接受交配很重要。目前的结果表明，神经簇aSP2在求偶行为中的动机调节中起着重要作用。

本研究首次建立了以昆虫活动依赖方式观察神经回路并操纵其活动的方法。这些方法应适用于神经回路的阐明及其在昆虫先天行为中的作用。了解昆虫先天行为的神经基础不仅在基础科学中具有重要意义，而且有助于有效利用蜜蜂和蚕等有益昆虫，摆脱有害昆虫，预防疟疾等疾病的流行，登革热，寨卡热等由蚊子介导。该研究将神经簇aSP2确定为昆虫行为动机的重要神经回路。

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