果蝇幼虫视觉信息的神经回路处理机制

感觉信息的神经元表征是神经科学研究领域的一个重要方向。目前由于动物的完整的神经元网络还远未被解开，神经元的信息表征的工作还是处在了解神经元个体对于感觉信息的处理阶段，感觉信息处理过程中具有一般性的重要问题，比如在基本的神经元divergence与convergence回路模式中的信号处理方式以及感觉信息的特征提取方式等，尚未得到充分的研究。在对果蝇幼虫光反应行为研究中，我们在果蝇幼虫中央脑已经发现了一个简单但具有一定结构复杂性（包括divergence和convergence模式）的视觉信息处理神经网络。这样一个行为功能明确的神经网络为我们研究视觉信息在不同结构的神经网络模式中的加工处理方式提供了一个极好的平台。我们计划利用钙成像作为基本的信号记录技术，研究不同的视觉输入信息在这个神经网络的各个环节的处理方式特点，并且希望能够得到特征提取方式方面的一般规律。

了解感觉信息的神经编码方式是神经科学研究的重要目标之一，目前关于感觉信息的神经表征模式的研究进行得越来越多，但是一般还是限于局部神经皮层区域的局部表征模式，而缺少全脑或者全神经网络的表征方式的研究，而且神经信息从上游神经元向下传递过程中是如何将某一共同成分保持不变的传递下去，这方面的研究则更少。我们就是从这个角度着眼，利用果蝇幼虫避光行为相关的相对比较完备的神经网络结构来了解视觉信息在神经系统中的表征和传递规律。我们对果蝇幼虫视觉处理的次级神经元，包括pdf neurons, 5th LN以及三级神经元ptth neurons和IPCs 对光刺激的钙成像响应模式进行了研究，发现它们各有异同。同一层面的不同的同形态神经元在pdf neurons和ptth neurons没有差别，但是在IPC则有不同的反应时间延迟，这说明前两类中的个体神经元功能是一样的，而在IPC中不同的神经元所承载的信息是有所不同的。我们也观察了刺激的持续时间在这几类神经元中的钙成像信号中的体现，发现除了5th LN的信号完全取决于刺激的存在之外，其他几类神经元都只对light on有反应，呈现的大体上是尖峰状的信号。我们的这些研究结果对我们了解视觉信息的神经网络表征模式，以及信号的网络传递加工方式的一般规律奠定了重要的基础。