吸食花蜜的鳳蝶擁有比人類更精細地分辨顏色的敏銳色覺，但此前一直不清楚其色覺中樞位於大腦的哪個部位。日本綜合研究大學院大學先導科學研究科的木下充代副教授等人組成的研究團隊為尋找色覺中樞，記錄了鳳蝶大腦中因形狀而得名的洋菇體區域的神經群對光波長（紫外光～紅色光）的反應，明確了相關部位。
圖1：正在吸蜜的柑橘鳳蝶（提供：綜合研究大學院大學）
木下副教授介紹說：「鳳蝶能非常精確地區分顏色，因此我們認為昆蟲的大腦可能像猴子一樣，有能精確分辨顏色的細胞。此次利用活體細胞内記錄和染色法，在昆蟲的記憶中樞——洋菇體的視神經中發現了大量能精確分辨顏色的細胞。」
圖2：柑橘鳳蝶、蜜蜂和人類的波長辨別能力。柑橘鳳蝶不僅能看到從紫外光到紅色光的顏色，還能將波長相差1nm的3種波長（紫色、藍色、黃色箭頭）作為不同顏色進行區分。（供圖：綜合研究大學院大學）
在昆蟲的大腦中，視網膜接收到的光資訊經視覺中樞處理後，與大腦中的其他感覺整合。研究團隊此前發現了從視覺中樞進入大腦洋菇體的3種神經束（洋菇體視神經＝MB視神經）。對洋菇體的視覺輸入被認為是視覺資訊的學習途徑。鳳蝶也能很好地球科學習顏色，為此研究團隊提出了鳳蝶的MB視神經中含有顏色資訊的假說，並推進了相關研究。
記錄的大多數MB視神經在沒有照射光時都以相對較低的頻率產生了動作電位（短暫的尖峯狀電位變化）。照射300～740奈米的23種色光的閃光（750毫秒）發現，MB視神經對一個極狹波長範圍的單色光（420奈米）產生興奮反應，對其他廣泛波長範圍的光（440～500奈米）產生抑制反應。這種反應稱為相反色性，被視為參與顏色資訊處理的神經的重要特性之一。
圖3：鳳蝶的大腦構成。A：大腦的正面照片。大腦的形狀像一條絲帶。相當於兩翼的部分為視覺中樞，正中央是綜合區域，即大腦。B：MB視神經群（左半球）模式圖（大腦左半部分）。來自視覺中樞的3種神經束（紅色、黃色、橙色）進入大腦的洋菇體。CA：洋菇體傘部，ME：視髓，LA：視葉板，LO：視小葉，Lvo：視小葉腹側球（供圖：綜合研究大學院大學）
這種反應與視網膜中的任何視細胞的波長反應特性都不一樣。也不同於在蜜蜂和果蠅中發現的可以用視細胞的特徵來解釋的相反色性神經。這表明，鳳蝶的MB視神經在資訊處理方面更為先進。
木下副教授表示：「鳳蝶還可以像人一樣看到錯覺，因此今後將詳細調查此次調查的神經在多大程度上表現了鳳蝶所看到的世界。另外，未來還打算利用這些成果，創造可以體驗鳳蝶看到的世界的虛擬實境。」
【論文題目】
Cortical-like colour-encoding neurons in the mushroom body of a butterfly.
【發表期刊】
Current Biology
DOI：doi.org/10.1016/j.cub.2021.12.032
原文：《科學新聞》
翻譯編輯：JST客觀日本編輯部
