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在位于葡萄牙里斯本的尚帕利莫未知技术研究中心（Champalimaud Centre for the Unknown），感觉运动整合研究小组的项目负责人Eugenia Chiappe站在她的办公室里。约三米开外有一扇门，地面平坦而干净。她打算沿直线走到门口，于是用一秒钟的时间估计了距离和地形。她闭上眼睛，向前走了四步，撞到了她右手边的椅子上。
你可能见怪不怪。视觉与高效移动的能力有关，因此你显然不能闭上眼睛走直线。但是，为什么不可能呢？这是我们多年来习以为常的动作，但在没有视力的情况下，我们依然只能踉跄着走几步路。在一项发表于《当代生物学》上的研究中，科学家们揭示了视觉控制是如何影响果蝇运动的。
脑-身-眼连接
这篇论文来源于Tomás Cruz的博士研究，它分析了稳定运动的复杂方式，并讨论了视觉如何影响这些方式。这项研究是基于对黑腹果蝇的实验，不过Tomás和Eugenia都认为研究结果可以类推到高脑容量的动物身上，包括人类。
这项研究挑战了视觉影响运动的公认模型。Eugenia Chiappe解释道：“长久以来普遍认可的机制是反应性代偿性旋转,通过头身协调或直接旋转肢体完成。但我们发现事实并非如此。而视觉的作用就是保持注视稳定性，这是通过预先调整姿势影响身体运动实现的。”
换句话说，科学家们认为，视觉反馈会产生反应性旋转：一旦你偏离了路线，视觉就会触发代偿性旋转。然而，这篇论文表明，对于这种情况，反应性旋转发生的速度太快了，无法用原有理论解释；它们实际上是在防止错误的运动，而不是对此作出反应。但这个假设并没有被大多数人所接受。
Tomás Cruz认为，这项研究的真正创新恰恰在于“视觉影响肢体控制系统的位置一定远比以前认为的更近，在苍蝇体内相当于人类脊髓的部位”。Eugenia继续说道，“Tomás想说明的是，当失去视觉信息时，肢体控制系统不可避免地会对平衡和姿势变化作出反应。而当我们能够看见时，直线行走的行为目标优先于那些小小的姿势调整。”
失去视觉信息时，你的身体将接收更多信息来帮助完成姿势调整。如果你站在一个斜坡上，你的脚踝会向上或向下倾斜，以保持身体直立，避免摔倒。如果你的左腿向前迈出一步，下一步你的右腿将遵循阻力最小的路径——最易于保持平衡的运动，但不一定是直线。但是，如果你有一个行为目标，例如保持直线行走，那么为了高效地达成这一目标，视觉会将所需的姿势调整下调到最低限度。
无论昆虫还是人类，动物怎么在不同的模式之间做出选择？“动物的意愿与世界的物理特性在姿势控制方面强加于它的之间有所冲突。视觉使模型偏向于有利于行为目标。当失去视觉信息时，首选模型与姿势和平衡有关。这个结论在很大程度上也适用于人类，”Eugenia断言。
飞行的目标
在讨论果蝇的行为和意图时，一个显而易见的问题浮出水面：如果你不知道果蝇的目标，你怎么知道它是否以目标为导向？Eugenia将这方面的工作全部归功于Tomás：“这是这篇论文的另一个非凡的方面。对此展开测试非常困难，因为我们正在处理一个难以通过外部观察提取的内部信号。”
Tomás使用最先进的虚拟现系统FlyVRena进行实验。用他自己的话说，“我们让果蝇沉浸在虚拟现实中，从而以高分辨率测它们在这种环境中的移动方式，并操控映入它们视网膜的图像。对于人类，这可以通过VR眼镜来实现；但是对于果蝇不行。我们运用虚拟现实技术建造了一个带有地板的小空间，从而能够从下方精确地操纵果蝇看到的任何东西。空间的墙壁和天花板保持静止和空白，以最大限度地减少视觉刺激‘噪声’。我们运用这种方法检验了许多假设，例如视觉对于头身运动协调是否重要。”
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Eugenia解释了研究团队如何确定果蝇是以目标为导向还是随机行事：“Tomás在这一点上也非常聪明，他设计了一种情境，动物在这种情境中总是井井有条、行为规矩。通过这种方式，我们完全可以假设任何偏离都将是无意的，或者与目标无关。为了实现这种情境，我们加热了墙壁，这意味着苍蝇总是会在空间的给定区域内行进，它在离墙壁太近时就会转向，并朝着可预测的方向飞行。”这只是供我们观察果蝇如何在不同的视觉条件下（包括完全漆黑一片）组织身体运动的一个案例。
类推到更发达的大脑
有了这些新信息，这项研究以后还要做什么？为了回答这个问题，Eugenia坚信这只是开始：“我们观察到的视觉反馈的预防作用强烈支持这一论断：脊髓信号和大脑中的视回路（visual circuits）之间存在双向的相互作用，所以我们的下一步是理解不同行为中的这种双向交互作用。在更广泛的层面上，身体和大脑之间的这些相互关联的信息流不仅影响对运动校正的控制，还会产生感知、认同和自我意识。例如，在某些特殊的精神状态下，患者可能无法识别自己的四肢，其中一些人的这种双向相互作用已经受损。”
Tomás正准备为自己关于这项研究的论文进行答辩，应当由他来做总结：“接下来，我们将致力于明确这些信息源汇聚的确切回路，并研究它们如何相互作用以指导动物的行为。”
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翻译：魏子豫
编辑：戚译引
引进来源：Champalimaud Centre for the Unkown
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