《Journal of Comparative Physiology A》：Neuroethology on the move with butterflies and moths
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本特刊聚焦鳞翅目昆虫(蝴蝶与飞蛾)的神经行为学研究，旨在解决动物如何通过神经系统在自然环境中产生适应性行为这一核心问题。研究人员通过综述与原创研究，系统探讨了其视觉、嗅觉、味觉等感官感知，飞行控制与导航策略，神经解剖结构演化以及新兴研究工具。该特刊整合了从幼虫到成虫的研究，揭示了鳞翅目在感官整合、行为决策及神经环路演化方面的独特机制。相关成果不仅深化了对昆虫行为神经基础的理解，也为生物启发式工程和有害生物防控提供了新视角。
在昆虫的奇妙世界里，蝴蝶与飞蛾（统称鳞翅目Lepidoptera）以其令人惊叹的美丽和复杂的适应性行为，长久以来吸引着科学家与公众的瞩目。从达尔文时代起，它们就成为研究协同进化的重要范例。然而，这些行为背后的神经机制——大脑如何感知多彩的世界、如何精确控制复杂的飞行、又如何进行跨越大洲的导航——仍是神经科学领域亟待探索的迷人谜题。尽管鳞翅目拥有近16万种已描述的物种，形态、生态和行为上呈现出惊人的多样性，但它们的大脑结构与神经控制原理却存在深刻的保守性，这使其成为研究神经回路如何进化以适应不同生态需求的理想“模型系统”。然而，该领域研究长期较为分散，缺乏整合。为此，在2024年柏林国际神经行为学大会上，专门举办了“鳞翅目神经行为学”卫星研讨会，并催生了《比较生理学A辑》（Journal of Comparative Physiology A）的这期特刊，旨在凝聚共识，展示该领域的最新进展与未来方向。
为了回答上述科学问题，研究人员运用了多学科交叉的研究手段。关键技术方法包括：行为学与神经生理学记录，如在自由飞行或特定行为范式下对特定神经细胞（如中央复合体central complex神经元）进行电生理记录；先进的神经解剖学技术，如对大脑特定区域（如视叶lamina）进行连接组学（connectomics）分析和高分辨率三维重构；分子与遗传学工具，包括CRISPR/Cas9基因编辑技术在少数鳞翅目物种中的应用，以及转录组学分析以探究与行为相关的基因表达；自然行为追踪技术，利用微型无线遥测设备或计算机视觉系统在野外自然环境中对个体（如帝王蝶Danaus plexippus和波贡蛾Agrotis infusa）进行长距离飞行路径追踪；以及比较神经解剖学，对多种鳞翅目物种的脑部结构进行系统比较和量化分析。此外，对关键物种（如烟草天蛾Manduca sexta、大桦斑蝶Heliconius等）的长期实验室种群维持也是研究得以开展的基础。
特刊内容
化学感觉
该特刊以一篇关于鳞翅目早期生命阶段——毛虫（caterpillar）的感官生态学综述开篇，并延伸至成虫阶段的味觉研究综述。一项原创研究发现，天蛾前足上用于清洁触角的小型突起（epiphysis）实际上是一个嗅觉器官。另一项研究则聚焦具有农业重要性的茄黄斑螟（Leucinodes orbonalis），鉴定了影响其行为的挥发性有机化合物。
视觉
一篇综述介绍了鳞翅目复眼的多样性，以及支持其亮度和色觉的细胞创新。两项原创研究深入探究了经典模型物种Heliconius属蝴蝶的色觉结构与功能：Heliconius melpomene的复眼表现出与视觉环境时空光谱结构相匹配的区域特异性差异；而属于Heliconius cydno支系的物种则显示出性别二态性，即雄性眼睛在物种间存在变异，而雌性眼睛则相对保守。一项关于适应不同光照水平的研究揭示了卷叶蛾的瞳孔动态如何依赖于光照、昼夜节律、温度和体型大小。另一项研究则结合视觉与嗅觉，分析了在视觉和信息素线索驱动下，Bicyclus anynana蝴蝶正负配偶偏好学习的神经基因组基础，揭示这种学习的效价（valence）归因很可能涉及感觉和脑组织中特异的转录反应。
飞行控制与导航
利用鳞翅目适合研究飞行控制的优势，一篇原创文章证明，天蛾快速启动逃逸飞行的行为是由位于头部鳞片下的机械感受性头毛（mechanosensory cephalic bristles）介导的。两篇综述分别阐述了昼行性与夜行性鳞翅目的空间定向策略，以及帝王蝶和波贡蛾长距离迁徙的分子与神经基础，共同阐明了鳞翅目卓越的导航能力。另一篇原创研究文章进一步描述了波贡蛾的视觉系统。
神经解剖学与新兴方法
最后，一项关于烟草天蛾颈部结缔（neck connective）神经结构的形态学研究，以及一项对鳞翅目脑部解剖结构的比较分析，为未来的研究奠定了坚实的解剖学基础。特刊以一篇聚焦于蝴蝶和飞蛾的神经行为学新兴工具综述作结。
结论与重要意义
本期特刊通过7篇综述和9篇原创研究，系统展示了鳞翅目昆虫在神经行为学研究中的独特价值和强大潜力。其核心结论在于，鳞翅目凭借其感官系统的非凡多样性（如覆盖巨大动态范围的视觉、极端灵敏的化学感受）、独特的运动控制策略（如依赖翅和触角机械反馈的飞行），以及在复杂自然环境中展现出的导航与学习可塑性，成为了连接神经机制、行为输出与生态适应性的绝佳桥梁。特刊中的研究不仅从细胞、环路、个体到种群多个层面揭示了其行为背后的神经基础，还凸显了感官整合、进化权衡以及自然情境下研究的重要性。
该特刊的重要意义在于：首先，它强有力地整合了鳞翅目神经行为学这一新兴领域，将来自感官生理、行为生态、神经解剖、进化生物学和计算建模的研究者凝聚在一起。其次，它系统梳理了当前的关键科学问题，如多感官信息如何整合为统一感知并驱动行为决策，神经回路如何在进化中适应不同的生态位，以及如何利用新兴工具在更自然的背景下研究行为。再者，特刊明确了未来发展的方法论优先方向，包括发展适用于更多物种的遗传操作工具、构建社区共享的转基因品系和神经解剖图谱资源、开发适用于自由行为个体的无线神经记录技术，以及推进野外自由飞行追踪技术。最后，这些研究不仅增进了我们对昆虫乃至动物认知与行为基本原理的理解，其揭示的感官处理策略（如高效的视觉编码、化学通讯机制）和飞行控制原理也为仿生工程、传感器技术和农业虫害绿色防控策略提供了宝贵的生物灵感。总之，鳞翅目神经行为学正处于一个快速发展阶段，凭借其独有的“多样性中的统一性”，有望在未来为我们理解大脑与行为的奥秘做出更深远的贡献。
