为了持续跟踪神经活动，正如钙触发的闪光所表明的那样，弗拉维尔实验室发明了一种显微镜来跟踪蠕虫的运动
为了辨别新的回路，他们追踪了大约10个关键神经元的活动模式
学分:弗拉维尔实验室/麻省理工学院皮考尔研究所 麻省理工学院的神经科学家发现了一种优雅的基本决策脑回路结构，它允许C
秀丽隐杆线虫要么觅食，要么在找到食物来源时停下来大吃一顿
该电路能够整合多种感官信息流，仅使用几个关键神经元来维持持久的行为，并在环境条件允许的情况下在它们之间灵活切换
“对于觅食的蠕虫来说，漫游或栖息的决定会强烈影响它的生存
这项研究的资深作者史蒂文·弗拉维尔说，他是麻省理工学院皮考尔学习和记忆研究所以及大脑和认知科学系的李斯特兄弟职业发展副教授
“我们认为，研究大脑如何控制这一关键的决策过程，可以发现可能部署在许多动物大脑中的基本电路元件
" 弗拉维尔说，这种研究简单无脊椎动物以获得大脑如何运作的基本见解的方法在神经科学领域有着悠久的传统
例如，对鱿鱼神经如何传播电脉冲的研究导致了解释几乎所有动物脑细胞如何放电的关键见解
尽管弗拉维尔和他的同事们发现的大脑回路的关键成分现在已经被揭示出来，看起来很简单，但要找到它绝非易事
第一作者倪吉是弗拉维尔实验室的博士后，他使用了几种先进的技术，包括实验室自己的一项发明，来搞清楚这一点
她和她的合著者的研究结果发表在《电子生活》杂志上
追踪思维 C
秀丽隐杆线虫是神经科学中一个受欢迎的模型，因为它只有302个神经元，而且“接线图”，或者说连接体，已经被完全绘制出来了
但即便如此，这些神经元之间非常密集和重叠的相互联系，加上它们通过被称为神经调节剂的化学物质相互传递信号的能力，意味着人们很难仅仅观察连接体并辨别它是如何在不同的行为状态之间切换的
为了在这个连接网络中识别功能电路，弗拉维尔的实验室开发了一种新的显微镜，能够在蠕虫四处移动时跟踪它们，从而不断成像蠕虫大脑中神经元的活动，钙触发的闪光表明了这一点
季利用该范围聚焦于10个参与觅食的相互连接的神经元，追踪它们与漫游或居住行为相关的神经活动模式
季和合著者训练的软件能够很好地学习这些模式，仅仅基于神经活动，它就能以95%的准确率预测蠕虫的行为
分析揭示了一个四重神经元，它们的活动与漫游特别相关
另一个关键模式是，从四处游荡到停下来休息的转变总是伴随着一个叫做NSM的神经元的激活
弗拉维尔的实验室此前表明，NSM能够感知新摄入食物的存在，并释放出一种叫做血清素的神经调节剂，向其他神经元发出信号，让蠕虫放慢速度，停留在营养区域
当友邦保险检测到食物气味时，它会将该信息输入NSM和表达MOD-1和PDF的神经元之间的相互抑制回路
如果虫子在吃，NSM就会占上风，并强制实行一种居住状态
如果虫子不是，它会四处游荡寻找食物气味的来源
学分:弗拉维尔实验室/麻省理工学院皮考尔研究所 相互对立 在确定了蠕虫切换状态时改变的活动模式后，纪开始操纵电路中的神经元，以了解它们是如何相互作用的
为了证实是居住状态的触发者，纪设计了一个人工激活的闪光灯(一种叫做光遗传学的技术)
当她亮灯时，它通过抑制漫游相关神经元的活动而使蠕虫停留
进一步的实验表明，这种抑制能力依赖于具有抑制性血清素受体的漫游神经元，称为MOD-1
如果纪通过基因敲除了MOD-1受体，就无法抑制漫游行为，很快就因为缺乏反馈而停止了尝试
同样，纪也表明，当蠕虫在漫游时，是因为漫游四方使用神经调节剂PDF来抑制的活动
例如，表达PDF的神经元的光遗传激活抑制了NSM活动
在正常蠕虫中，如果漫游四方活跃，NSM不活跃，反之亦然
但当纪通过基因敲除了这种相互抑制背后的电路元件时，漫游四方和都可能在同一时间活跃起来，让蠕虫处于一种奇怪的状态，以大约一半的漫游速度四处游荡
感官输入 因此，通过一场持续的相互抑制之战，漫游由四方维持，居住由NSM维持，但这仍然引发了一个问题:蠕虫如何决定翻转开关？为了找到答案，纪和他的同事们设计了一种机器学习算法来辨别哪些神经元可能在更广的回路中向上游工作，从而影响血清素和PDF的拉锯战
这种方法识别了一种叫做AIA的神经元，它以整合食物气味的感觉信息而闻名
友邦保险的活动在漫游期间与几个漫游神经元协同变化，在居住开始时与NSM协同变化
换句话说，当被食物的气味激活时，友邦保险可以用它的输入来驱动相互抑制电路的任何一侧来转换行为
记起能感觉到虫子什么时候真的在吃东西，纪和弗拉维尔就能推断出友邦保险和肯定在做什么
如果蠕虫闻到了食物的味道，但没有进食，它需要进一步漫游到食物的味道，直到它进食
如果蠕虫闻到食物的味道，同时开始进食，那么它应该继续在那里栖息
“对于觅食的蠕虫来说，食物气味是一个重要但模糊的感官提示
Flavell说:“AIA能够检测食物气味，并根据其他传入的线索将该信息传输到这些不同的下游回路，这使得动物能够将气味置于特定环境中，并做出适应性觅食决策。”
“如果你正在寻找也可以在更大的大脑中运行的电路元件，这一个突出了一个基本的主题，可能允许上下文相关的行为
"
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