ゴマの種ほどの大きさのキイロショウジョウバエは、部屋を横切って一直線を保ち、暗闇で方向を保持し、「帰り道」がどこかを覚えています。これを楕円体の中枢複合体という脳の構造で行います。楕円体のニューロンのリング — E-PGまたは「コンパス」細胞 — が単一の局在化した活動バンプを運びます。リングの周りのそのバンプの位置がハエの内部的な向きの感覚です。ハエが向きを変えると、「シフター」ニューロンがパートナーとなってバンプをリングの周りに正確な速度で移動させ、角速度を方向の継続推定に積分します。この配線は推測ではありません:ショウジョウバエコネクトーム(2020年のヘミブレインと2023-24年の全脳FlyWire再構築)で細胞ごとにトレースされました。
この展示はその回路を本物のリングアトラクターとして動かします — 局所的な興奮とグローバルな抑制によって集団がちょうど1つのバンプを保持するよう強制される36個のレートニューロンで、2つも0もありません。ダイアルや矢印キーでハエを回転させてバンプが追従するのを観察します。ライトをオフにした時にポイントが現れます:ランドマークを補正するものがなく、バンプは自己運動だけから追跡を続けますが、小さく正直なゲイン誤差がゆっくりとドリフトさせます — ハエの内部コンパスと本当の向きが引き離れ、暗闇の中で本物のハエがするのと同様に。ライトを戻すとランドマークがバンプを真実に引き戻します。それが推測航法と固定基準の違いであり、可視化されます。
リングアトラクターは神経科学で最も美しいアイデアの一つです:連続変数 — 角度 — をいかなる入力もなしに保持でき、世界が動いた時に滑らかに更新できる安定した活動パターンとして表現するネットワーク。同じモチーフが哺乳類の脳の深部にある自分自身の頭方向細胞に現れます。バチの反射からマウスの地図、ハエのコンパスまで、スレッドはすべてのDigiSim ラボを貫くものと同じです:計算とは活動パターンがすることです。
仕様
- 回路
- 楕円体E-PGリング + P-ENシフター細胞(中央複合体)
- モデル
- 36ユニットリングアトラクター — 局所興奮、グローバル抑制、1バンプ
- 動作
- 向きを追跡、暗闇で持続、ドリフト、視覚が再アンカー
- ソース
- ショウジョウバエコネクトームで確認された配線(ヘミブレイン、FlyWire)
神経科学の他の展示