吸食花蜜的凤蝶拥有比人类更精细地分辨颜色的敏锐色觉，但此前一直不清楚其色觉中枢位于大脑的哪个部位。日本综合研究大学院大学先导科学研究科的木下充代副教授等人组成的研究团队为寻找色觉中枢，记录了凤蝶大脑中因形状而得名的蘑菇体区域的神经群对光波长（紫外光～红色光）的反应，明确了相关部位。
图1：正在吸蜜的柑橘凤蝶（提供：综合研究大学院大学）
木下副教授介绍说：“凤蝶能非常精确地区分颜色，因此我们认为昆虫的大脑可能像猴子一样，有能精确分辨颜色的细胞。此次利用活体细胞内记录和染色法，在昆虫的记忆中枢——蘑菇体的视神经中发现了大量能精确分辨颜色的细胞。”
图2：柑橘凤蝶、蜜蜂和人类的波长辨别能力。柑橘凤蝶不仅能看到从紫外光到红色光的颜色，还能将波长相差1nm的3种波长（紫色、蓝色、黄色箭头）作为不同颜色进行区分。（供图：综合研究大学院大学）
在昆虫的大脑中，视网膜接收到的光信息经视觉中枢处理后，与大脑中的其他感觉整合。研究团队此前发现了从视觉中枢进入大脑蘑菇体的3种神经束（蘑菇体视神经＝MB视神经）。对蘑菇体的视觉输入被认为是视觉信息的学习途径。凤蝶也能很好地学习颜色，为此研究团队提出了凤蝶的MB视神经中含有颜色信息的假说，并推进了相关研究。
记录的大多数MB视神经在没有照射光时都以相对较低的频率产生了动作电位（短暂的尖峰状电位变化）。照射300～740纳米的23种色光的闪光（750毫秒）发现，MB视神经对一个极狭波长范围的单色光（420纳米）产生兴奋反应，对其他广泛波长范围的光（440～500纳米）产生抑制反应。这种反应称为相反色性，被视为参与颜色信息处理的神经的重要特性之一。
图3：凤蝶的大脑构成。A：大脑的正面照片。大脑的形状像一条丝带。相当于两翼的部分为视觉中枢，正中央是综合区域，即大脑。B：MB视神经群（左半球）模式图（大脑左半部分）。来自视觉中枢的3种神经束（红色、黄色、橙色）进入大脑的蘑菇体。CA：蘑菇体伞部，ME：视髓，LA：视叶板，LO：视小叶，Lvo：视小叶腹侧球（供图：综合研究大学院大学）
这种反应与视网膜中的任何视细胞的波长反应特性都不一样。也不同于在蜜蜂和果蝇中发现的可以用视细胞的特征来解释的相反色性神经。这表明，凤蝶的MB视神经在信息处理方面更为先进。
木下副教授表示：“凤蝶还可以像人一样看到错觉，因此今后将详细调查此次调查的神经在多大程度上表现了凤蝶所看到的世界。另外，未来还打算利用这些成果，创造可以体验凤蝶看到的世界的虚拟现实。”
【论文题目】
Cortical-like colour-encoding neurons in the mushroom body of a butterfly.
【发表期刊】
Current Biology
DOI：doi.org/10.1016/j.cub.2021.12.032
原文：《科学新闻》
翻译编辑：JST客观日本编辑部
