苍蝇的视觉神经是什么？

人们总觉得果蝇头脑简单，俗话说“无头苍蝇”。但中科院生物物理研究所研究员唐世明的研究成果，纠正了人们的“偏见”。果蝇这种智商与人类有很大差异的低等动物，也具有记忆事物和吸取教训的能力，具有高等动物的识别特征，具有复杂的视觉信息处理机制。作为第一作者，其论文《果蝇的视觉模式识别具有视网膜位置不变性》发表在8月13日出版的美国《科学》杂志上。唐世明领导的研究小组与德国同行合作，对果蝇的视觉模式识别能力进行了观察和检测。果蝇的身体，包括眼睛，被固定在一个扭矩测量装置上。果蝇虽然不能飞走，但它看到的视觉目标可以通过果蝇的飞行力矩来控制，就像果蝇在不同图形之间飞行一样。在实验中，当果蝇试图转向某个图形时，身体会受到热量的惩罚，经过一段时间的训练后，它会更多地转向另一个安全的图形。唐世明的妻子许淑萍作为实验者，成功地操纵了实验，成为发表论文的四位作者之一。研究机器人控制的唐世明利用自己跨学科研究的优势，发现并证明了果蝇的视觉是位置不变的，即当物体出现在视野中的不同位置时，或者物体经过一定角度的缩放和旋转后，果蝇仍然能够识别物体。国外专家评价说，唐世明的研究成果证明“神经系统简单的果蝇可能使用类似于高等动物的视觉信息处理机制，如在灵长类动物中发现的重要高级感知机制”。这一发现在认知层面上统一了昆虫视觉和脊椎动物视觉，是昆虫视觉神经机制研究的重大突破。中国科学院生物物理研究所33岁的青年科学家唐世明发现并证明了低等动物与高等动物尤其是人具有相同的视觉不变性，即同一图案在视野中的不同位置仍能被识别，或者在缩放或旋转一定角度后仍能被识别。说明果蝇的大脑具有复杂的视觉处理机制，这对人类研究视觉神经机制和进化的哲学理解具有重要意义。该研究论文发表在8月13日第306期《美国科学》杂志上。据报道，人们一直认为果蝇头脑简单，只能通过模板匹配来识别模式。如果遇到同一个目标，位置稍有变化就认不出来了。相关研究也认为，蚂蚁无法用左眼识别出右眼看到的东西。唐世明的研究成果改变了人们以往对昆虫视觉的认识，在认知层面上统一了昆虫视觉和脊椎动物视觉。在8月13日举行的新闻发布会上，唐世明介绍，这项研究成功的关键在于他“对简单问题的巧妙思考”。他毕业于北京航空航天大学，主修火箭和飞机。在读硕士和博士期间，他对自动化控制和机器人有很深的研究。由于自动控制和人工智能密不可分，他还对生物的视觉识别产生了浓厚的兴趣，于是他设计并使用了一个飞机模拟器来检测果蝇的视觉模式识别能力。他把果蝇的身体，包括眼睛，固定在一个扭矩测量装置上。虽然果蝇不能飞走，但它所注视的视觉目标可以通过果蝇的飞行力矩来控制，就像果蝇在不同图形之间飞行一样。在实验中，当果蝇试图转向某个图形时，身体会受到热量的惩罚。经过一段时间的训练，果蝇知道一个图形是危险的，更多地转向另一个安全的图形。严密的逻辑思维和巧妙的实验设计，使得唐世明的研究突破了果蝇视觉不变性的关键。