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A multilevel multimodal circuit enhances action selection in Drosophila

机译：多级多峰电路可增强果蝇的动作选择

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Natural events present multiple types of sensory cues each detected by a specialized sensory modality. Combining information from several modalities is essential for the selection of appropriate actions. Key to understanding multimodal computations is determining the structural patterns of multimodal convergence and how these patterns contribute to behaviour. Modalities could converge early, late or at multiple levels in the sensory processing hierarchy. Here we show that combining rnechanosensory and nociceptive cues synergistically enhances the selection of the fastest mode of escape locomotion in Drosophila larvae. In an electron microscopy volume that spans the entire insect nervous system, we reconstructed the multisensory circuit supporting the synergy, spanning multiple levels of the sensory processing hierarchy. The wiring diagram revealed a complex multilevel rnultimorlal convergence architecture. Using behavioural and physiological studies, we identified functionally connected circuit nodes that trigger the fastest locomotor mode, and others that facilitate it, and we provide evidence that multiple levels of multimodal integration contribute to escape mode selection. We propose that the multilevel rnultimoclal convergence architecture may be a general feature of multisensory circuits enabling complex input-output functions and selective tuning to ecologically relevant combinations of cues.
机译：自然事件提供了多种类型的感觉线索，每种感觉线索都由一种特殊的感觉模态检测到。结合多种方式的信息对于选择适当的行动至关重要。理解多峰计算的关键是确定多峰收敛的结构模式以及这些模式如何促进行为。模态可以在感觉处理层次中的早期，晚期或多个级别收敛。在这里，我们显示结合果蝇感官和伤害感受的线索协同增强果蝇幼虫逃逸运动最快模式的选择。在涵盖整个昆虫神经系统的电子显微镜下，我们重建了支持协同作用的多传感器电路，跨越了多个层次的感觉处理层次。接线图显示了一个复杂的多级多重收敛架构。通过行为和生理研究，我们确定了触发最快运动模式的功能连接的电路节点，以及其他促进其运动的电路节点，并且我们提供了证据表明，多模式集成的多个级别有助于逃生模式的选择。我们建议多层次神经融合体系结构可能是多传感器电路的一般特征，它可以实现复杂的输入-输出功能，并有选择地调整到线索的生态相关组合。

著录项

  • 来源
    《Nature》 |2015年第7549期|633-639|共7页
  • 作者

    Ohyama Tomoko; Schneider-Mizell Casey M.; Fetter Richard D.; Aleman Javier Valdes; Franconville Romain; Rivera-Alba Marta; Mensh Brett D.; Branson Kristin M.; Simpson Julie H.; Truman James W.; Cardona Albert; Zlatic Marta;

  • 作者单位

    Howard Hughes Med Inst Janelia Res Campus, Ashburn, VA 20147 USA;

    Howard Hughes Med Inst Janelia Res Campus, Ashburn, VA 20147 USA;

    Howard Hughes Med Inst Janelia Res Campus, Ashburn, VA 20147 USA;

    Howard Hughes Med Inst Janelia Res Campus, Ashburn, VA 20147 USA;

    Howard Hughes Med Inst Janelia Res Campus, Ashburn, VA 20147 USA;

    Howard Hughes Med Inst Janelia Res Campus, Ashburn, VA 20147 USA;

    Howard Hughes Med Inst Janelia Res Campus, Ashburn, VA 20147 USA;

    Howard Hughes Med Inst Janelia Res Campus, Ashburn, VA 20147 USA;

    Howard Hughes Med Inst Janelia Res Campus, Ashburn, VA 20147 USA;

    Howard Hughes Med Inst Janelia Res Campus, Ashburn, VA 20147 USA;

    Howard Hughes Med Inst Janelia Res Campus, Ashburn, VA 20147 USA;

    Howard Hughes Med Inst Janelia Res Campus, Ashburn, VA 20147 USA;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);美国《生物学医学文摘》(MEDLINE);美国《化学文摘》(CA);
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
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