“Makan” atau “Melarikan Diri”? NTHU Mendedahkan Kod Olfaktori Otak Lalat Buah

(SeaPRwire) –   HSINCHU, Taiwan, Ogos 15, 2025 — Pengarah Pusat Penyelidikan Otak di National Tsing Hua University (NTHU) di Taiwan, Ann-Shyn Chiang (江安世), Profesor Institut Neurosains Sistem, Chung-Chuan Lo (羅中泉), dan Profesor Kerusi Terbilang Jabatan Fizik, Ting-Kuo Lee (李定國), mengetuai pasukan antara disiplin yang telah menemui bagaimana lalat buah (Drosophila melanogaster) dengan cepat membuat keputusan sama ada untuk “makan” atau “melarikan diri”. Kajian itu mendapati bahawa otak mereka menghantar isyarat bau melalui rangkaian saraf hibrid, menggunakan neuron generalis untuk memproses bau biasa seperti feromon dan haruman bunga, dan neuron pakar untuk mengendalikan bau berkaitan makanan yang paling penting.

Saintis pernah percaya bahawa sambungan saraf dalam otak lalat buah adalah rawak. Walau bagaimanapun, Ann-Shyn Chiang mendapati bahawa sambungan ini bukan sahaja termasuk komponen rawak tetapi juga menampilkan “garisan pakar” khusus — laluan yang tepat dan cekap yang bertanggungjawab untuk memproses maklumat yang lebih kritikal. Penemuan itu memberi pencerahan baharu tentang mekanisme pengkomputeran saraf otak serangga dan boleh membuka jalan bagi aplikasi masa depan yang menghubungkan sains otak dan kecerdasan buatan. Penyelidikan itu baru-baru ini diterbitkan dalam Science Advances, sebuah jurnal antarabangsa yang terkemuka.

Badan cendawan, yang terletak di tengah-tengah otak lalat buah, ialah hab penting untuk memproses maklumat deria dan menyokong pembelajaran dan ingatan. Sejak dua dekad yang lalu, saintis mempunyai pandangan yang berbeza tentang sambungan saraf badan cendawan. Pemenang Hadiah Nobel Richard Axel (2004, Fisiologi atau Perubatan) menganalisis kira-kira 10% daripada neuron yang berkaitan dan menyimpulkan bahawa sambungan saraf adalah rawak. Sebaliknya, Ann-Shyn Chiang berpendapat bahawa mungkin terdapat corak sambungan tertentu dalam otak lalat buah.

Chiang, seorang ahli neurosains yang terkenal dan Ahli Akademik Academia Sinica, mengetuai pasukan penyelidik di NTHU yang menggunakan analisis konektom saraf, teknologi pengimejan in vivo, dan simulasi komputer untuk mengkaji dataset hemibrain. Pasukan itu mendapati bahawa sambungan antara saraf olfaktori dan neuron pusat tidak sepenuhnya rawak mahupun stereotaip sepenuhnya, tetapi sebaliknya mengikut corak hibrid yang menggabungkan kedua-dua ciri rawak dan stereotaip. Kluster saraf tertentu menunjukkan keutamaan yang jelas untuk rakan kongsi sambungan, mengekodkan bau yang berbeza melalui corak tersebar dan menumpu, mengimbangi kepekaan dan kepelbagaian pengecaman olfaktori.

Badan cendawan dalam otak lalat buah berfungsi seperti unit pemprosesan pusat (CPU) miniatur, menyepadukan pelbagai jenis input deria untuk membantu lalat buah membuat keputusan dalam persekitaran yang kompleks, seperti mengelakkan risiko, mencari makanan atau mencari pasangan.

Pasukan penyelidik di NTHU mendapati bahawa neuron olfaktori lalat buah dibahagikan kepada dua jenis fungsi: “pakar” dan “generalis”. Neuron generalis boleh bertindak balas kepada pelbagai jenis bau — termasuk makanan, feromon, bunga, dan pokok — dan menyebarkan isyarat ke pelbagai litar saraf serentak, seperti penghantaran radio. Sebaliknya, neuron pakar hanya menguruskan bau utama, seperti yang berkaitan dengan makanan seperti buah. Ia berfungsi lebih seperti talian telefon khusus, memusatkan maklumat penting terus ke neuron yang ditetapkan.

Profesor Chung-Chuan Lo, dari Institut Neurosains Sistem, menjelaskan lagi bahawa sambungan saraf hibrid dalam lalat buah menyerupai kata laluan yang kuat — yang menggabungkan kerawakan dan ketertiban. “Sama seperti cara kata laluan ideal menggabungkan perkataan yang biasa dengan aksara rawak, seperti menambah nombor atau simbol pada nama, strukturnya mungkin kelihatan tidak logik pada mulanya, tetapi ia mudah diingati dan sukar untuk dinyahkod,” kata Lo.

Ann-Shyn Chiang menyatakan bahawa penemuan sambungan saraf hibrid dalam lalat buah, yang menggabungkan kedua-dua ciri rawak dan teratur, memberi penerangan tentang cara otak mengedarkan dan menyepadukan maklumat. Ia juga dijangka menawarkan pandangan baharu tentang rawatan penyakit neurodegeneratif seperti demensia dan penyakit Parkinson, serta memberikan inspirasi untuk reka bentuk dan aplikasi rangkaian saraf AI.

Penulis pertama kertas kerja itu ialah Li-Shan Cheng (鄭力珊), seorang pelajar sarjana dari Jabatan Fizik, dan Ching-Che Charng (強敬哲), seorang pelajar kedoktoran di Institut Neurosains Sistem. Penulis yang sepadan ialah Profesor Kerusi Terbilang Ann-Shyn Chiang, Profesor Chung-Chuan Lo, dan Profesor Kerusi Terbilang Jabatan Fizik Ting-Kuo Lee. Pasukan penyelidik NTHU juga termasuk Kuan-Lin Feng (馮冠霖), seorang penyelidik pasca kedoktoran di Pusat Penyelidikan Otak, dan Ruei-Huang Chen (陳瑞煌), seorang pelajar kedoktoran di Jabatan Neurosains. Feng bertanggungjawab untuk mengkaji biologi dan tingkah laku lalat buah, manakala Chen menggunakan eksperimen pengimejan berfungsi untuk memerhatikan bagaimana maklumat olfaktori dihantar dalam rangkaian saraf.

Ann-Shyn Chiang menegaskan bahawa Li-Shan Cheng dan Ching-Che Charng mengetuai analisis teori teras pasukan, manakala Ruei-Huang Chen dan Kuan-Lin Feng ialah saintis yang bertanggungjawab untuk ujian eksperimen. “Kunci untuk merungkai sambungan saraf lalat buah adalah untuk menggabungkan kerjasama antara disiplin dalam fizik, neurosains, dan penyelidikan tingkah laku,” kata Chiang.

Makmal Otak dan Kecerdasan NTHU memulakan penyelidikan mengenai sambungan saraf lalat buah dengan kerjasama China Medical University (CMU) Taiwan, National Health Research Institutes, Academia Sinica, dan Kavli Institute for Brain and Mind Research di University of California, San Diego. Projek itu menerima sokongan daripada Kementerian Pendidikan Taiwan, National Science and Technology Council (NSTC), dan Peng Education and Welfare Foundation.

Hubungi:
　Holly Hsueh
　NTHU
　(886)3-5162006
　hoyu@mx.nthu.edu.tw

Pengarah Pusat Penyelidikan Otak NTHU, Ann-Shyn Chiang (江安世, kanan-depan), dan Profesor Chung-Chuan Lo (羅中泉, kiri-depan) dari Institut Neurosains Sistem mengetuai pasukan antara disiplin untuk memecahkan kod otak lalat buah. Pasukan itu termasuk Ruei-Huang Chen (陳瑞煌, dari belakang-kiri), seorang pelajar kedoktoran di Institut Neurosains Sistem NTHU; Li-Shan Cheng (鄭力珊), seorang pelajar sarjana di Jabatan Fizik NTHU; Ching-Che Charng (強敬哲), seorang pelajar kedoktoran dari Institut Neurosains Sistem; dan Guan-Lin Feng (馮冠霖), seorang penyelidik pasca kedoktoran di Pusat Penyelidikan Otak. (Foto: National Tsing Hua University)

“`