果蠅翅膀的精緻神經迴路，能助其精準飛行
當果蠅在空中靈活飛行、高速轉向，微小單薄的翅膀其實進行極為精密的運動控制。果蠅翅膀每秒可拍動兩百多次，科學家非常好奇，究竟如何精準快速飛行？最近美國華盛頓大學（University of Washington）神經生物科學家發現，果蠅翅膀其實布滿各種感覺神經元，能即時回報翅膀動作與受力度，論文近日刊登於《eLife》期刊。
讀者可能以為果蠅翅膀只用來拍動空氣、產生動力，但其實也是感覺器官。當果蠅飛行，翅膀會受氣流、重力與慣性影響彎曲或振動，若無法「即時」反應這些變化，飛行就易失控。研究顯示，果蠅翅膀有多種感覺神經元（sensory neurons），能偵測翅膀彎曲、壓力或振動，並將訊號迅速回傳中樞神經，使果蠅馬上調整動作。
團隊利用電子顯微鏡影像，建立果蠅翅膀神經系統的詳細結構圖及整體神經連線。結果顯示，一條主要翅膀神經就含約490條感覺神經軸突！研究員還辨識出不同類型感覺器（sensilla），能偵測翅膀變形、振動、接觸或氣流。這些結構共同形成一套高度精細的感測系統，隨時監控翅膀的力學狀態。
（Source：論文）
快速神經回路，控制每次翅膀拍動
他們還發現，有些感覺神經元會與控制飛行的運動神經元連結，代表翅膀感測器能直接影響控制肌肉的神經訊號，使回饋速度非常快。負責調整翅膀姿勢與穩定度的神經元，飛行時幾乎每次翅膀拍動都會參與。透過快速神經迴路，果蠅就能極短時間內修正動作。
研究員還發現，翅膀不同位置的感覺器官，有不同的神經連線模式。有些負責偵測翅膀彎曲，有些對振動或氣流特別敏感。這些來自不同感測器的訊號，會在神經系統快速整合，使果蠅能即時判斷翅膀受力與運動狀態，並迅速調整動作，在瞬息萬變的環境保持穩定。
總結而言，這項研究不僅深入剖析昆蟲精密的飛行控制網絡，也能啟發微型飛行器（micro aerial vehicles）研究。了解果蠅這樣的微小生物，科學家更能一窺自然界演化已久的精巧工程設計。微型飛行器機翼之後若能整合多種力學感測器，並建立快速回饋迴路，或許有助提升飛行靈活度與穩定性。
- Peripheral anatomy and central connectivity of proprioceptive sensory neurons in the Drosophila wing
（首圖來源：Pixabay）