你能想象果蠅也具有注意力、工作記憶和類似意識的能力嗎？都快趕上哺乳動物了。在剛登上 Nature 的一項研究中，科研人員給果蠅打造了專用 VR 裝置。

在這個 360 度的全景環境中，果蠅雖然身上繫著繩子，但是可以自由扇動翅膀，它的動作也會實時更新場景，從而產生自由翱翔的錯覺。

正是在這樣的實驗中，科研人員有了新的發現，他們觀察到了通常在哺乳動物中才能觀察到的認知能力現象：果蠅微小的大腦中會有記憶的形成、消退以及“分心”等先進的認知能力。這是怎麼回事？難道昆蟲與哺乳動物差距這麼小？我們來一探究竟。

巴甫洛夫的果蠅

這次果蠅的實驗沿用了心理學上著名的經典條件反射實驗：巴甫洛夫的狗。

在給狗餵食的場景中，剛開始主人一過去餵食，狗狗就會流口水，然後巴甫洛夫在每次餵食前都敲響一個鈴聲，後來狗狗聽到鈴聲就會流口水。在這個過程中，狗狗就把餵食（非條件刺激，US）和鈴聲（條件刺激，CS）聯絡了起來。

對果蠅的實驗也是同樣的道理，只不過把餵食換成了“用鐳射燙一下”，把敲鈴換成了“看 T 形圖案”。

當果蠅視野中有正的“T”形圖案時，也會同時被燙一下，反之不會。這樣訓練 7 次之後，在視野中同時出現正“T”和倒“T”時，果蠅就會“飛向”倒“T”。這個“飛行”方向會由高速相機根據果蠅振動翅膀的角度來判斷：

會“分心”的果蠅

在果蠅把圖案和被燙的刺激聯絡在一起之後，就可以來測試它的記憶了。例如我們可以先呈現圖案，等圖案消失後 5-20s 再開鐳射去燙它。在反覆幾次之後，如果不開鐳射，果蠅也能在 5-20s 後做出反應，就說明果蠅的大腦中保留了視覺刺激的痕跡。

為了判斷果蠅的記憶能保留多久，科研人員還設計了讓果蠅“分心”的干擾元素：在圖案消失後不同時間段對果蠅吹一股柔和的氣。結果和沒有干擾氣流（白條）的情況相比，果蠅在有干擾氣流（灰條）的情況下表現指數下降更快，在 40s 後基本歸零。

這就說明了圖案刺激可以在果蠅大腦裡留下短暫的記憶，並且干擾因素可以讓果蠅“分心”，也就是存在注意力機制。除此之外，研究人員還監測了這個過程中果蠅大腦的活動，發現記憶的形成和消退都和 R2，R4m 神經元活動有關：

這部分神經元在果蠅中央複合體的橢圓體部分，對應到人腦中就是大腦皮層區域：

這麼看來，果蠅和哺乳動物的認知能力之間的聯絡還是很顯著的。今後說不準還可以把果蠅作為高階認知功能的模型。要是再聯想到昆蟲和哺乳類都是從同一個祖先進化而來，這種聯絡就顯得更深刻了。

加州大學聖迭戈分校的生物科學教授 Ralph Greenspan 也表示，可以根據分子特徵和記憶儲存方式繪製出果蠅和哺乳動物大腦區域的對應關係，逐漸揭示人類如何實現認知功能。

參考連結：

[1]https://ucsdnews.ucsd.edu/pressrelease/flies-possess-more-sophisticated-cognitive-abilities-than-previously-known

[2]https://www.nature.com/articles/s41586-022-04433-6#data-availability