Векторная стратегия обонятельной навигации у Drosophila

Для многих видов запахи служат ключевыми навигационными сигналами. Хотя слежение за шлейфом запаха моделировалось как рефлекторный процесс, остаётся неясным, могут ли животные использовать память о предыдущих встречах с запахом для вывода пространственной структуры их химической среды или своего положения в ней. Здесь мы разработали виртуально-реалистичную обонятельную парадигму, которая позволяет фиксированным по голове Drosophila исследовать структурированные химические ландшафты, что даёт представление о том, как механизмы памяти формируют их навигационные стратегии. Мы обнаружили, что мухи отслеживают аппетитивный коридор запаха, следуя его границе и чередуя быстрые встречные развороты для выхода из шлейфа с направленными возвращениями к его краю. Сочетая поведенческое моделирование, функциональную кальциевую визуализацию и нейронные возмущения, мы показываем, что эта стратегия «отслеживания края» опирается на векторные вычисления в центральном комплексе Drosophila, при которых мухи сохраняют и динамически обновляют память о направлении возвращения к границе шлейфа. В соответствии с этим мы обнаруживаем, что нейроны FC2 в веерообразном теле, кодирующие навигационную цель мухи, сигнализируют направление обратно к границе запаха, когда мухи находятся вне шлейфа. Таким образом, слежение за шлейфом привлекает компоненты сохранённого навигационного набора инструментов, при котором мухи могут использовать направленные воспоминания для навигации по сложным и перемещающимся химическим ландшафтам.