研究人员称，为了从随风飞舞的花朵中提取花蜜，沐鸣测速地址飞蛾依靠的是大脑和肌肉之间精确的毫秒计时。

 

研究人员捕获并分析了几乎所有发送到以花蜜为食的鹰蛾(Manduca sexta)翅膀肌肉的大脑信号，以证明在快速序列的神经信号尖峰中精确的定时对控制飞蛾进食所需的飞行肌肉至关重要。

 

研究表明，千分之一秒的动作电位峰值的时间变化，而不是峰值的数量或幅度，传达了蛾子用来协调翅膀上五块肌肉的大部分信息。

 

研究人员已经知道脊椎动物某些特定肌肉精确的脉冲时间的重要性，但是新的研究显示了这种联系的一般性质。

 

“我们能够同时记录几乎每一个蛾的大脑信号用来控制它的翅膀,它给了我们前所未有的和完整的窗口进入大脑如何进行这些敏捷和优美的动作,”Simon Sponberg说学院的物理学教授乔治亚理工学院。

 

“这些肌肉是通过毫秒级的时间微妙变化来协调的，而不是仅仅通过转动一个旋钮来制造更多的活动。”这是一个比我们预期的更微妙的故事，有迹象表明，这可能适用于更普遍的情况。”

 

有小电线的蛾子

 

研究人员开始研究大脑如何协调敏捷活动，如跑步或飞行，沐鸣测速这些活动需要补偿空气中的扰动或地面上的变化。他们推断，虽然信号的大小可以解释对行为的总体控制，但编排任务的细微之处必须来自其他地方。

 

记录人类和其他脊椎动物的运动控制信号将是一项艰巨的任务，因为它们使用如此多的神经元来控制如此多的肌肉，即使是简单的行为。

 

幸运的是，研究人员了解了鹰蛾，在鹰蛾中，一个或很少的运动神经元控制着飞行肌肉。这使得研究人员可以通过测量相应肌肉的活动来研究神经信号，方法是在昆虫的外骨骼中插入微小的电线。

 

研究人员乔伊·帕特尼和蕾切尔·康恩确定了飞蛾外骨骼中每一块翅膀肌肉的位置，并学会了在哪里为捕捉信号的电线制造小孔——每块肌肉两个小孔。在将电线插入麻醉的飞蛾体内后，研究生们用强力胶将这些孔封住，以固定电线。与计算机系统的连接允许记录和分析。

 

“我第一次自己做手术，花了六个小时，”帕特尼说。“现在我可以在一小时内完成。”

 

当这些蛾子连接到电脑上时，它们就系在绳子上飞，观看3d打印的移动塑料花。为了测量飞蛾在试图追踪花朵时产生的扭矩，研究人员将这些被绑起来的飞蛾悬挂在加速度计上。

 

然后，研究人员将扭矩信息与每一块翅膀肌肉记录的尖峰信号联系起来。

 

飞蛾精确定时的重要性

 

这项工作的重要性与信号测量的完整性有关，而信号测量的完整性让定时码的重要性凸显出来。

 

她说:“人们以前一起记录了很多肌肉，但我们发现所有这些肌肉都在使用时间代码。”“他们使用这些密码的方式是一致的，不管肌肉的大小和它是如何附着在身体上的。”

 

事实上，研究人员已经发现了在高等动物中精确计时的重要性，而且海绵伯格认为，对鹰蛾的研究应该鼓励更多地研究计时的作用。飞蛾运动程序中定时的重要性和普遍性也提出了一个问题，即神经系统通常是如何创建精确和协调的运动指令的。

 

“我们认为这提出了一个不能再被忽视的问题——这个时机是否可能是大脑协调运动的真正方式，”Sponberg说。“当我们观察脊椎动物，甚至人类的特定信号时，有迹象表明，这种时间可能存在。”

 

这项研究也可能导致对大脑如何产生敏捷运动所需的敏捷运动控制的新研究，沐鸣开户测速Sponberg说。

 

“现在我们知道运动控制是非常精确的，我们可以开始尝试理解大脑是如何整合精确的感官信息来进行运动控制的。”我们不仅想真正了解大脑是如何设置信号的，还想了解肌肉的生物物理学是如何实现大脑使用的精确定时的。”