在求偶方面，重要的是要确保一个人与同一物种的成员互动。动物使用多种感官系统来确认潜在的配偶确实合适，声学通信在它们的决策中起着重要作用。

尽管这些差异以前在行为水平上已经报道过，但尚不清楚这种决策背后的神经元回路如何在物种之间分化。现在，在《科学报告》的一篇新出版物中，名古屋大学的一个研究小组研究了听觉处理途径如何在果蝇物种之间进化和分化。

几种果蝇(果蝇)的雄性经常用于神经科学研究，在求偶期间有节奏地振动翅膀，产生求偶歌曲。这些歌曲的时间成分因物种而异，使雌性苍蝇能够区分潜在的配偶。

“识别复杂的特征，如节奏，需要信息处理，不仅涉及听觉器官，还涉及神经回路，”领导该项目的讲师Yuki Ishikawa解释说。“然而，以前没有研究过节律辨别机制的种间比较，因为它们需要比仅仅研究外周听觉器官更精确的方法。

为了了解求爱过程中神经回路中发生了什么，理学研究生院的Azusa Kamikouchi教授，讲师Yuki Ishikawa和研究生Takuro Ohashi首先对两种密切相关的果蝇(黑腹果蝇和Drosophilia simulans)的雌性播放了不同节奏的歌曲，它们有不同的求偶歌曲，看看雌性认为可以接受的音调。研究人员证实了之前的报告，发现果蝇模拟雌性更喜欢具有不同时间成分的歌曲，而不是黑腹果蝇的歌曲。

基于这些行为数据，研究人员接下来使用钙成像来确定听觉神经元的特定子集，称为AMMC-B1，如何响应物种之间的不同求偶歌曲。他们发现，这些神经元的反应确实在物种之间有所不同，并且这些差异与先前观察到的行为反应一致。

“这是第一项阐明区分相同声音节奏的机制是如何演变的研究，”Ishikawa博士解释说。“神经回路中的节奏信息处理因果蝇物种而异。使用数学建模，我们已经表明，这种物种差异可能是由于神经回路中促进和抑制之间平衡的变化。

尽管在行为水平上存在差异，但研究小组发现AMMC-B1神经元的整体特征在两个物种之间是相似的。这表明神经回路的特性，至少在其早期阶段，在进化上是保守的。因此，即使在不同的物种中，它们似乎也由相似的基因编码。这些发现支持了这样的理论，即这种神经元细胞群的物种特异性出现在听觉信息处理神经回路的后期阶段。

“黑腹果蝇具有动物之间广泛共享的神经机制，”Ishikawa说。“它是大脑研究最先进的动物之一，因为现有的遗传工具很丰富。通过将这些工具引入果蝇模拟物，这项研究首次对听觉神经回路进行了详细的种间比较。通过将这些方法和结果转移到密切相关的物种上，我们可以开始研究动物大脑中的信息处理是如何进化的。我们希望这项研究中建立的方法将有助于了解听觉大脑机制如何进化的全貌。