生物谷报道：6月29日，国际权威学术期刊《科学》以报告形式发表了中科院上海生科院神经科学研究所郭爱克院士领导的学习与记忆研究组，关于多巴胺和蘑菇体环路调控果蝇基于价值的抉择的最新研究成果。这是该研究组自2001年以来，第三次在《科学》上发表研究论文。
研究中采用增强子陷阱和上游激活序列（GAL4/UAS）的二元表达系统，在特定的时间阻断蘑菇体和多巴胺神经元的突触递质释放，发现当相互矛盾的两种线索信息相对差别很大时，上述的转基因果蝇还是有能力做出明确选择，而当差别较小时，选择就变得徘徊不定。将果蝇作为研究两难抉择的模式动物，郭爱克实验室在国际上是第一家。免疫组化的研究结果显示，多巴胺的纤维深入到蘑菇体中，蘑菇体和多巴胺两个系统的解剖学联系紧密。为理解脑的这一智能抉择行为提供了更为简约的模型生物和新的抉择方式，也表明基于脑内“价值系统”的抉择行为，并非人类或非人灵长类的“专利”。
此项研究是2001年在《科学》杂志上发表的研究成果的进一步深化，聚焦在果蝇面临冲突环境时的价值抉择的神经环路机制。研究证明：（1）果蝇中央脑的蘑菇体结构和多巴胺系统共同掌控果蝇的基于价值的抉择，没有二者共同参与的抉择是简单的、“犹豫不决”的线性抉择过程，而二者的协同运作才使两难抉择成为“当机立断”的、“胜者独享”的非线性抉择；（2）果蝇有能力完成系列抉择任务，即在面对新的抉择任务时，果蝇能放弃在应对前一个抉择任务时所做的选择，转而做出新的选择，体现了在抉择的“稳定性”和“灵活性”之间的统一；（3）在面对新的抉择任务时，需要蘑菇体结构和多巴胺系统重新快速参与，而一旦进入执行阶段，就不需要它们了。最后，也是最重要的，果蝇脑中的蘑菇体可能起到类似的“门控”作用，它和多巴胺系统共同实现抉择过程中的“门控”、“聚焦”和“放大”机制，从而导致非线性的、陡峭的“S” 形曲线。
通过这些实验，我们期待，果蝇小型化的脑在它的小型认知世界里的简约的抉择行为或许可能提供更多的关于决策的神经环路和基因方面的信息，并可能会有助于理解某些认知和精神活动的基本原理。
该项研究是在郭爱克院士的指导下，由张柯、郭建增、彭岳清、奚望等组成的研究小组联合攻关，历时五年多完成的。研究得到了科技部两个973项目、中科院知识创新工程、基金委重点项目的资助。这已是郭爱克领导的研究组自２００１年以来第三次在《科学》上发表研究论文，在国内也是唯一一位三次在《科学》杂志上发表文章的科学家。
原始出处：
Science 29 June 2007:
Vol. 316. no. 5833, pp. 1901 - 1904
DOI: 10.1126/science.1137357
Dopamine-Mushroom Body Circuit Regulates Saliency-Based Decision-Making in Drosophila
Ke Zhang,1,2 Jian Zeng Guo,1 Yueqing Peng,1,2 Wang Xi,1,2 Aike Guo1,3*
Drosophila melanogaster can make appropriate choices among alternative flight options on the basis of the relative salience of competing visual cues. We show that this choice behavior consists of early and late phases; the former requires activation of the dopaminergic system and mushroom bodies, whereas the latter is independent of these activities. Immunohistological analysis showed that mushroom bodies are densely innervated by dopaminergic axons. Thus, the circuit from the dopamine system to mushroom bodies is crucial for choice behavior in Drosophila.
1 Institute of Neuroscience, Key Laboratory of Neurobiology, Shanghai Institutes for Biological Sciences, Chinese Academy of Sciences (CAS), 320 Yueyang Road, Shanghai 200031, China.
2 Graduate School of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China.
3 State Key Laboratory of Brain and Cognitive Science, Institute of Biophysics, CAS, 15 Datun Road, Chaoyang District, Beijing 100101, China.
* To whom correspondence should be addressed. E-mail: akguo@ion.ac.cn
以颜色和重心作为冲突线索，在飞行模拟器上研究果蝇抉择行为的神经机制
