###这篇文献 科是《Nature Neuroscience》2024年10月发表学的一报告项：《研究，D题为“Activity of nestedros neural circuits drivesoph differentila（ courtship songs in Drosophila”，主要探讨果了果蝇(Drosophila)在蝇求偶过程中不同）类型歌曲的求神经机制偶。该研究歌由Hiro的shi M. Sh神iozaki、经Kaiyu Wang回、路Joshua L. L机制illvis》 、Min
和本文David L发表于. Stern 等科学 **家合作完成，研究机构包括Janelia Research Campus《（Howard HughesNature Medical Neuros Institutecience）和》昆士兰大学脑研究所。
###** 研究背景 (动物在变化的Volume 27环境中灵活地,切换不同的动作，以适应不同的 October情境。果蝇的雄性通过翅膀 的202震动发出两种主要类型的求偶4歌曲：脉)，冲(pulse)和正弦题(s为ine )歌曲“Activity。这 of两 nested种 neural类型的 circuits歌曲影响雌 drives果蝇的 different接受度，并且 court雄性果ship蝇会根据 songs雌性反馈以及内部 in状态在 D两种歌曲之间rosoph动态切换。这ila种行为模式背”后的神经，机制尚不完全清楚，研究尤其是在瞬间切团队换不同动作来自时，如何在 神经回路J中实现精anelia Research确 Campus控制,仍 Howard然 Hughes是 Medical一个 Institute未解、之**谜。
University### of Queensland研究**目的 以及本 研究Ling的ang目的是 Laboratory,探 Shanghai究 Center果 for蝇中 Brain控制不同求 Science偶歌曲的神 and经回路 Brain机制，特别-In是脉spired冲和正 Intelligence弦歌曲之间 Technology切换的神经机制。，通过对果主要蝇的神经作者回路进行详细包括分析，研究团队 Hiro希望揭示shi这些行为是如何 M由嵌.套的神 Sh经回路io动态控制的z。
研究通过、以下几个主要步骤Kai展开： 1.yu ** Wang神经活动记录、**：研究者Joshua通过双光子 L钙成像技术，.记录 L了唱ill歌vis果蝇 等。
的本腹神研究经聚索焦（于V Drosophentralila Nerve melan Cordog，VasterNC）（中的神经黑活动腹果。蝇）具体在求而言偶，时团队发现的有声一学组信号神生成经机制元。在果两蝇种雄歌曲性类型通过中都两表现种出主要活的跃求，而偶扩歌展的（神pulse经 和群 sine仅 歌在）脉吸冲引歌曲雌中性表现，并出在活动不同。这的一环境发现或揭内示在了状态嵌下套快速式切神换经这活动两模式种，即歌一些。神虽然经已有元研究在揭不同示歌曲了类型运动中系统扮如何演控制不同不同的肌角色肉。 群
以2. 实现下行为行序通列路分析：，但研究在发现不同控制歌曲的下运动行神经行为通路展示了与的V瞬NC时中的切换上，具体的神经嵌机制仍未套明确。
相研究一致旨在揭的示果蝇模式求偶歌。产生两的神条平经行的下回行通路路提供了结构化控制的输入，机制分别控制脉，冲和正特别弦歌曲是的生成。这大些发现表明脑，和嵌套的 **前运动神经V回路活动由NC不同的下行（信号腹控制，神能够经实现索，快速vent的运动ral行为 nerve切换。
cord3. ）光遗传学实验**： 中团队还的进行了光遗传学实验，通过光遗传技术对神特定神经经元进行激网络活或抑如何制。实验结果驱显示，激活动dpr1不同神经元会的触发歌脉冲歌曲唱类型，而激活（tn1a神经元则pulse会引发正 和弦 sine），歌曲。以及这些进一步的实验回验证了这些神路经元的如何嵌套式支持活动求模式，即偶歌d之间pr的1灵和活tn切1换a-。
####2 神经研究元在方法与实验脉流程冲 歌曲研究期间团队同时开发活了跃，而双在光正弦子歌曲钙期间成，仅像tn1a技术-2神经元保持活，跃。
4.用于 记录解唱歌剖连接果组分析蝇：通过腹神解经索中的剖神经活动连接。此外，采用 组光遗传(connect学（omicsoptogenetics）) 激活分析特定神，经元，从而研究检测其对不同者求偶歌类型确认的影响。了研究使用了V基因标NC记技术（中的如dpr split-G1和ALtn1a4神经元分别 系接收来自统平行下）行通路精准的不同输入。这标些通路之间记的神经连接和与实际观察到操的神经活动控模式相符合，负责表明这些平 pulse行通路在 和控制不同 sine类型歌曲的生成 歌的过程中神经扮元演群关键角色，包括。
d###pr 1主要 神研究经元（结果偏 好 pulse1. **嵌套 歌神）经和回 tn路1的发现a：研究证明-了控制果2蝇歌曲生成的神经 神回路具有经嵌元套式活动模式**。一部分神经元（在偏两种类型好的歌曲中都参与活动，而另一部分 sine神经元则仅在 歌）。
研究脉主要冲分歌曲为中以下活几跃步。这： 种1. 嵌套钙的神信号经成活动像模式可以：帮助通过果光蝇遗灵传活学地诱在导不同雄的性行为果模式蝇之间在快速固定切条件换下。
交2替.唱 出平 pulse行 和下 sine行 歌通，并路记录的相关作用神经：元不同的的钙下行神经通路为VNC中的神信经元提供了号特。 2定. 神经的回路输入分析，控制：了借不同类型助果的歌曲生成。蝇特别地，pip的10神经元 在两种connect歌曲中ome都表现出活（跃，而pmp连接2神经组元仅学在）脉 数据冲集歌曲，研究中下行神表现经元（出如 pip10活 和 p跃mp2）。这如何与些 V通路的差NC异性 中输入使得果的蝇能够根据环境神和内在状态经快速选择合元适的求偶连接歌曲类型。
3.。 **双光子3钙.成像 技术行为实验的：观察应用在自然求**偶场景：下研究，激活首次不同开发了神一个经元能够如何在影响果 pulse蝇 和唱 sine歌时记录 歌其的神比例经与活动切的换双频光率子。
钙####成 像主要检测结果系统 1。这.种 技术突破了以往嵌的套技术式限制神，使经得回科学家路能够的直接发现观察到
果 蝇 研究在生成发现，在不同歌曲 pulse时 和的 sine 歌的神神经经控制中活动，存在。
嵌套4.式 神经回脉路冲和。正即，弦歌曲d的pr切换1 和机制 tn1：a通过-光遗2传 神经学元实验，的研究活动模式者是发现不同嵌套神经元的激的活能够促使果：蝇在
脉冲和 正弦歌曲 -之间切换。这 pulse些结果表明，特定 歌神经元对时歌曲生成的模式，化序列有**显著影响d。
pr### 研究1 和意义 tn1 这a项-研究2为 神经理解果蝇元求偶同时行为背活后的跃神经机制提供**了。重要
的 线索。通过揭示嵌 -套神经回 sine路如何控制行为模式的切 歌换，研究为时更广泛的，神经科学领域只有提供了新的 视角tn，1尤其a是-对于2灵活运动 神控制和经元行为 保选择持的活神经跃机制，而。这 一d发现pr不仅1对果 神蝇行为有经重要意义，也元为研究其他物种的运动 控制和神经变回路提供得了新的思路。
不此外，本研究活展示的双光跃子钙成。像技术为神
经回路2研究提供了新的.工具，未来 不同可能神经元在的更独广特泛功能的动物
行为 研究 -中 **得到d应用pr。
1### 神经元** 研究亮点 -：专 门在发现 pulse了果 歌时蝇求被激偶活歌曲，并控制中的与控制嵌翅套神膀经快速回运动路的活动肌模式肉； 群-相关 平联。行的
下 行 - 神经通tn1路在a脉冲和正-弦2歌曲 神的生成经元中发挥了：关键尽管作用主要； 活-跃 成于功 sine开发 歌了，但能够在在果 pulse 歌中也参与一定的蝇神经活动，这唱表明该神歌经元群可能时控制着记录两种神经歌活动类型的双的共有光子肌钙成像系统； 肉- 通过运动光遗传学。实验验证
了特定神经元3对歌曲切换. **的调控作用。
下通过这项研究，科学行家们对复杂行为模式神的经神经控制元有的功能了分更工深入的**
理解，并 为 -今后在神 经回路pip和行为选择机制10上的研究 神奠定了经基础。元：在 pulse 和 sine 歌中均活跃，被认为是控制是否开始歌唱的关键神经元。
- pmp2 神经元：仅在 pulse 歌中活跃，主要负责调控歌唱类型的选择。
光遗传学实验的支持
使用光遗传学激活这些神经元时，研究发现：
神经元活动与歌唱切换的动态关系
实验显示，在不同歌唱类型之间的切换过程中，钙信号的变化符合嵌套回路模型。dpr1 神经元 在 sine 歌转换为 pulse 歌时迅速激活，而 tn1a-2 神经元 在两种歌之间的切换过程中保持一定程度的活动。
这项研究揭示了果蝇求偶歌神经控制的复杂性，为理解嵌套式神经回路在行为控制中的作用提供了新的见解。这一发现拓展了我们对运动行为灵活性及其神经基础的认识，并为其他物种（包括人类）研究类似机制提供了理论支持。例如： - 在人类呼吸系统中，不同类型的呼吸（如正常呼吸和喘息）涉及相似的嵌套神经回路机制。
- 此外，该研究结果对理解运动障碍、神经疾病（如帕金森病）提供了新的思路，即嵌套神经网络的破坏可能是导致运动障碍的原因之一。
本研究系统揭示了果蝇求偶歌产生的神经机制，表明嵌套式神经回路在行为选择和切换中起着关键作用。这一发现不仅深化了我们对果蝇复杂行为的理解，也为探索其他动物甚至人类的运动控制机制提供了新视角。
研究团队表示，未来的研究将进一步探讨这些神经回路如何与感官输入和外部环境信息整合，以实现行为的动态调整。此外，研究结果也为神经科学领域开发神经调控技术提供了重要参考。