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在自然界中，果蝇能够根据图形在重心高度、朝向、大小和颜色等参数的不同，进行图形的分辨并形成记忆。但是基于这种图形识别及记忆形成的生物学基础是什么？特别是在神经回路水平上果蝇是如何完成对图形的分辨并形成记忆的？我们还不清楚。在国家自然科学基金的资助和支持下，中国科学院生物物理研究所刘力研究员领导的课题组（图1） 经过多年的研究并与国外科学家合作，采用遗传学方法将果蝇脑中特定的神经回路与其视觉记忆功能建立了联系。该研究成果以“Article”的形式发表于Nature（2006,
439:551-556）上。
果蝇的学习与记忆依赖于腺苷酸环化酶Ⅰ（adenylyl cyclase）。腺苷酸环化酶Ⅰ缺失果蝇（rutabaga或rut突变体）影响其视觉联想学习与记忆，不同类型的学习需要不同脑区中腺苷酸环化酶Ⅰ的参与。研究者采用分子遗传学方法结合果蝇特有的Gal4/UAS系统，选择性地在腺苷酸环化酶Ⅰ缺失果蝇的特定脑区中表达野生型腺苷酸环化酶Ⅰ来恢复其学习记忆能力，通过大量的筛选工作，发现在腺苷酸环化酶I缺失果蝇脑中一个特定的结构－扇形体（fan-shaped
body）中表达野生型腺苷酸环化酶Ⅰ可以恢复rut突变体果蝇的视觉学习记忆缺陷。扇形体是由神经元树突分支构成的六层水平层状结构组成，果蝇分别利用扇形体的第一层和第五层结构来记忆图形的朝向信息和重心高度信息，从而使果蝇有效地分辨朝向或重心不同的图形。
这项研究首次证明了果蝇中心脑区的扇形体结构参与视觉图形识别与记忆过程。这是对果蝇视觉学习记忆功能区的精确描述，也有力地支持了果蝇的视觉位移不变性识别。说明了果蝇的记忆痕迹并不存储在某一个通用的记忆中心。麻省理工学院的著名学者Willam
G.
Quinn在Nature同期以“果蝇的记忆”为题发表导读评论说：“遗传技术的进步克服了尺度难题，刘力等人的论文采用巧妙的实验技术开始精细地分析果蝇是如何学习记忆视觉模式的？”、“这个研究怎样推动了这个领域？以前在海兔的研究的记忆是简单的反射……刘力等人的工作使果蝇从一个被认为是很糟糕的功能解剖学模型，转变为最好的模型之一，对于单种复杂记忆的定位研究来说，也许是最好的”(Quinn,
Nature, 2006，439：546-548)。 |
