果蝇利用它们的视觉来定位有趣的物体，同时在飞行中保持稳定。为了实现这一点，它们的眼睛必须专注于视觉背景，同时保持警觉以发现可能信号食物或威胁的物体。生物学家通过一种允许果蝇与虚拟环境互动的设备发现，莫哈维沙漠果蝇把焦点放在一个物体上以保持平衡和方向，把它视为一个有价值的资源。相比之下，普通的城市果蝇往往更专注于背景，但使用快速的目光移动到感兴趣的物体上。果蝇经常被用于研究视觉感知和处理。这一发现显示，不同物种的果蝇以不同方式导航，为科学探索开辟了新的途径。
环绕在你厨房苹果周围的果蝇必须在杂乱的空间中导航以达到它们的食物，躲避你家和花园中的障碍。另一方面，沙漠果蝇在寻找仙人掌果时飞过一个障碍更少的开放环境。尽管存在这种差异，但长期以来人们认为所有果蝇物种的导航和保持平衡的方式都是相同的，无论它们的栖息地如何。
最近的一项研究挑战了这一假设，揭示居住在两种不同视觉环境中的果蝇物种采用明显不同的导航策略。研究人员使用一种设备观察到这一点，该设备允许果蝇与虚拟物体互动，类似于电视系列剧《星际迷航：下一代》中的全息甲板。
在飞行时，果蝇有双重责任：它们必须寻找有趣的物体，同时确保飞行稳定。就像人类一样，它们的视觉帮助它们保持直线行驶并在专注于吸引人的物品时保持平衡。然而，这两个任务可能会争夺视觉注意力，从而可能干扰平稳飞行所必需的稳定性。大脑巧妙地管理视觉输入，以使果蝇能够同时执行这两项功能。
“视觉稳定性至关重要——想象一下闭眼单脚平衡，”该研究的主要作者、加州大学洛杉矶分校教授马克·弗赖说。“要看有趣的物体，你必须暂时把保持平衡所需的视觉信息搁置一旁，这增加了跌倒的风险。”
城市果蝇（*Drosophila melanogaster*）生活在一个视觉复杂的环境中，能够稳定背景，同时将注意力指向附近的物体。 然而，对于莫哈维果蝇（*Drosophila mojavensis*）而言，它们偶尔遇到的少数物体主要是它们渴望寻找的东西，如仙人掌，但这些物体也在提供它们所需的视觉稳定性方面发挥作用。
为了理解不同环境如何塑造这两种物种在导航与稳定性之间的平衡，研究人员创建了一个系统，使得果蝇可以在互动时与虚拟物体相互作用，同时用相机记录它们的眼睛和身体动作。一个微小的钢针固定在每只果蝇的背部，连接到一个磁铁上，允许果蝇在一个圆形的鼓状设备内自由移动。下面的第二个磁铁产生磁场，以保持针在精确的位置，从而允许果蝇旋转。
鼓的内部墙壁装有LED灯，创建由计算机控制的各种大小和形状的移动图像。果蝇可以选择如何与这些虚拟构造互动。其中一个对象类似于树干——旨在观察果蝇如何利用这个物体和周围的背景进行导航。
“我们能够精确监测果蝇的视线位置，得益于一台捕捉她身体和头部运动的视频相机。我们也可以控制LED显示屏，以复制果蝇在实验期间的视角，”弗赖分享道。
莫哈维果蝇对背景的关注较少，顺畅地跟踪垂直条形，中心在它们的视域中；而城市果蝇则未显示出同样的行为。这两种果蝇都利用快速的眼睛运动，称为扫视，来跟踪正在移动的物体。然而，沙漠果蝇更依赖于对垂直条形保持稳定的注视，同时也使用快速的扫视来追赶快速移动的条形。
这种行为与人类如何用眼睛追踪快速移动的物体相似。
“当人类眼睛跟随如在火车上看到的快速经过的物体（如牛）时，通常会表现出平滑、连续的运动——如果物体相对于我们移动缓慢则效果最好。随着速度的增加，眼睛会转为快速的扫视，以跟上，”该研究的主要作者、加州大学洛杉矶分校的博士研究生玛莎·里米尼切努说。“我们很高兴发现相关果蝇物种在平滑运动和扫视中的不同使用。这可能反映了它们对特定视觉环境的适应。”
沙漠果蝇采用“固定和扫视”的策略，有效地跟踪在静态背景下移动的条形。与此同时，城市果蝇平滑地固定在背景上而不是条形上，利用扫视来转向条形，从而破坏了它们的视觉稳定性。
“归根结底，沙漠果蝇专注于条形以获得平衡和稳定，同时也将其视为一个有趣的物体。城市果蝇则稳步专注于背景以获得平衡，专门使用快速扫视转向条形，”弗赖解释道。
这项研究表明，无论两种物种的亲缘关系多么密切，它们的视觉环境塑造了它们的视觉导航方式。
果蝇经常出现在研究视觉感知和处理的研究中。这项研究的结果强调，并非所有果蝇物种以相同的方式控制它们的环境，从而拓宽了科学家们可以研究的内容。值得注意的是，沙漠果蝇的视觉导航与人类追踪更为相似，而城市果蝇则不然，这表明它们可能作为推动我们理解人类视觉的模型。获得的见解也可能有助于自主车辆开发的改进。
“我们的研究可以针对我们有的具体问题，而不是局限于果蝇向我们揭示的内容，”弗赖总结道。
