Als je als mens in het donker de weg moet vinden in je eigen slaapkamer is dat meestal geen probleem. Je brein weet namelijk precies hoe je kamer ingericht is en kan aan de hand van oriëntatiepunten bepalen waar je je bevindt. Dat wist je natuurlijk al lang, maar wist je ook dat zelfs simpele beestjes zoals fruitvliegjes dat ook kunnen? Onderzoekers van de Howard Hughes Medical Institute’s Janelia Research Campus hebben dat ontdekt aan de hand van een experiment. Die kennis lijkt op zichzelf niet heel belangrijk, maar als we weten hoe fruitvliegjes navigeren kunnen we ook leren hoe de mens en andere dieren hetzelfde doen.
Laten we eerst eens kijken naar wat we weten over hoe het menselijk brein de weg vindt: in onze hersenen hebben we head direction cells die onze richting ten opzichte van bekende punten berekent. Oftewel: bevindt het lichtknopje zich nu links of rechts van mij? Deze cellen kunnen echter meer, want ze berekenen ook hoe veel we draaien en hoe ver we lopen, waardoor ze zelfs in het donker redelijk accuraat onze positie kunnen bepalen. Hoe die cellen dat precies doen weten onderzoekers echter niet, omdat het brein van zoogdieren zoals de mens te ingewikkeld in elkaar zit om het proces precies in kaart te brengen. Volgens Vivek Jayaraman, hoofd van het onderzoek, kunnen we ons brein beter leren kennen door te kijken naar fruitvliegjes. De hersenen van fruitvliegjes zijn vele malen kleiner dan die van de mens, en bevatten minder neuronen, waardoor de onderzoekers met hun genetisch gereedschap met relatief gemak specifieke neuronen in de gaten kunnen houden. Het probleem was alleen dat de onderzoekers niet wisten of fruitvliegjes ook de cellen hadden die onze positie bepalen, de head direction cells.
Om dat te bepalen stopten de onderzoekers een aantal fruitvliegjes in een soort van virtual reality arena. De vleugels van elke vlieg zaten op een diervriendelijke manier vastgeboden, om te voorkomen dat ze wegvlogen. Elke fruitvlieg liep op een kleine roterende bal, terwijl ze in de richting van een gebogen LED scherm kijken, die verschillende visuele patronen toonde. De fruitvliegen gaan normaliter af op verticale strepen, en de onderzoekers hebben de patronen op het scherm gesynchroniseerd met de rotatie van de bal, waardoor de fruitvlieg de illusie krijgt dat hij zich draait in een ruimte. De ondrzoekers gebruikten een speciale microscoop en genetische tools die ervor zorgen dat neuronen oplichte als het calcium-niveau stijgt, om iun de gaten te houden welke cellen geactiveerd werden tijdens het experiment. En ja hoor, ze vonden de speciale cellen: Als het patroon op het scherm even te complex werd lockten de fruitvliegjes als het ware hun focus op waar het scherm eerst was, en berekenden ze de orientatie van de fruitvlieg. Als de onderzoekers het scherm draaiden gingen de cellen mee in dat proces. De cellen bevinden zich in de ellipsoid body, een gedeelte midden in het brein van het fruitvliegje. De onderzoekers beschrijven in hun verslag dat de ellipsoid body als het ware als een kompas functioneert, en dat dit onderzoek ons een verrassend nieuw inzicht heeft gegeven in hoe een fruitvliegje te werk gaat.
