这项研究发表在《当代生物学》杂志上，研究了Heliconius蝴蝶行为创新的神经基础，Heliconius蝴蝶是已知的唯一一种以花蜜和花粉为食的蝴蝶属。作为这种行为的一部分，它们表现出非凡的学习和记忆食物来源空间信息的能力——这种技能以前与大脑中负责学习和记忆的蘑菇体结构的扩张有关。

布里斯托大学生物科学学院的首席作者马克斯·法恩沃斯博士解释说：“人们对更大的大脑如何支持增强的认知、行为精确度或灵活性非常感兴趣。但在大脑扩张过程中，通常很难将整体尺寸增加与内部结构变化的影响区分开来。”

为了回答这个问题，研究人员深入研究了支持Heliconius蝴蝶学习和记忆的神经回路中发生的变化。神经回路与电路非常相似，因为每个细胞都有特定的目标与之连接，并通过其连接组装成一个网络。然后，这个网络通过构建电路来引发特定功能。

通过对蝴蝶大脑的详细分析，研究小组发现，某些细胞群(称为肯扬细胞)以不同的速度扩张。这种变化导致了一种称为马赛克大脑进化的模式，即大脑的某些部分扩张，而其他部分保持不变，类似于马赛克瓷砖彼此之间差异很大。

灰蝶。图片来源：MaxFarnworth

Farnworth博士解释说：“我们预测，由于我们看到了这些神经变化的马赛克模式，这些模式将与行为表现的具体变化有关——这与一系列学习实验的结果一致，这些实验表明，Heliconius仅在非常特定的环境下胜过它们的近亲，例如长期视觉记忆和模式学习。”

为了以花粉为食，Heliconius蝴蝶需要有有效的进食路线，因为花粉植物非常稀有。

项目主管兼合著者斯蒂芬·蒙哥马利博士说：“这些蝴蝶的觅食路线显然不是随机的，而是在花卉资源之间选择固定路线——类似于公交车路线。这种行为所需的规划和记忆过程是由蘑菇体内的神经元组合完成的，这就是为什么我们对整个内部电路如此着迷。

“我们的研究结果表明，这些回路的具体方面已经经过调整，从而增强了Heliconius蝴蝶的能力。”

这项研究有助于理解神经回路如何变化以反映认知创新和变化。研究昆虫等可处理的模型系统中的神经回路有望揭示所有神经回路共有的遗传和细胞机制，从而至少在机制层面上有可能弥补人类等其他生物的差距。

展望未来，该团队计划探索蝴蝶大脑学习和记忆中心以外的神经回路。他们还计划提高大脑映射的分辨率，以更精细的层次可视化单个神经元的连接方式。

法恩沃斯博士说：“我对这一事实非常着迷，我们发现大脑解剖和进化具有如此高度的保守性，但同时又发生了非常突出但明显的变化。”

蒙哥马利博士总结道：“这是一个非常迷人和美丽的例子，它展示了我们通常看不到的生物多样性层次、大脑和感觉系统的多样性，以及动物处理和利用周围环境提供的信息的方式。”

更多信息：Heliconiini蝴蝶学习和记忆回路的马赛