本次journal club的组织形式为“文献鉴赏”，三位speakers分别选择各自感兴趣领域的文章，并从科学问题、故事完整性和证据充分性三个方面来评价文章，以期和各位探讨如何做出合格的研究、出色的研究。
此次选择的三个领域分别是“饥饿对果蝇本能行为的影响”，“神经肽的研究—以DH44为例”，“果蝇社交行为的研究”。
“饥饿对果蝇本能行为的影响”
1、主旨或者概念有价值，即使实验简单，也依旧可以是一篇足够发表的工作。以Differing effects of age and starvation on reproductive performance in Drosophila melanogaster (2019-Scientific Reports) 为例，文章立足于讨论“reproductive investment”，即生物在进行繁殖行为时，会以后代数量最大化为准则选择配偶及交配方式。本文回答问题的方式是通过将雌雄果蝇的年龄和营养状况两个参数双维度比较，但也仅仅是提供了行为学实验的结果。
除此以外，本次汇报没有提及的Spread of social information and dynamics of social transmission within Drosophila groups (2012-Current Biology) 和 Cultural flies: Conformist social learning in fruit flies predicts long-lasting mate-choice traditions (2018-Science) 两篇文章都属于这种类型，尤其第二篇。数据为主题服务，当尝试讨论的问题有足够的哲学高度（果蝇也存在文化），即使没有大量精密的实验数据，依旧是很精彩的研究。
2、新颖的概念毕竟有限，踏踏实实完成一个课题更重要。对于行为学/环路研究，一篇可以使我们毕业的文章(以AKH-FOXO pathway regulates starvation- induced sleep loss through remodeling of the small ventral lateral neuron dorsal projections-2020-PLOS Genetics为例)包含了以下内容：
1).明确、稳定的表型—starvation引起 sleep loss。且更细致的分析发现starvation引起fall asleep困难。
2).通过文献阅读找到candidate neurons-PDF neurons，并进行分子和行为学层面的实验验证。
3). 观察PDF neurons 发现starvation会导致PDF neurons 形态发生变化。
4). 这一表型和AKH有关。
5). AKH通过调控下游的胞内信号分子foxo引起PDF neurons形态改变和饥饿导致睡眠缺失的行为。
6). 排除发育阶段的影响。
整篇文章所涉及的实验都是常规实验，但因为思路清晰明确、实验结果有说服力、故事完整并且揭示出的现象也很有趣（在成虫阶段，饥饿16h就足以使神经元投射和形态发生变化），所以虽然也有一些小的无法解释的数据（这本就是生物学研究会存在的问题），但依旧是一篇佳作。
3、更高层次的文章需要更细致的环路研究和多级环路研究，以及研究不同行为之间神经环路的交互。
更细致的环路：对神经元更精确的标记方法，即标记到越少细胞越好。
多级环路：A neurons – B neurons – C neurons… behaviors.
其中，需要阐释清楚的问题包括各个神经元之间的信号传递方式，或神经元内部的信号传递方式，以及在技术层面需要功能性钙成像实验支撑。
调控不同行为的神经环路的交互：由于调控果蝇本能行为的神经环路在近几十年已经有了比较深厚的研究，所以如果不是更大规模更全面的研究，已经很难再出彩。且相比于仅仅讨论饥饿状态对果蝇本能行为的影响（internal states v.s. behaviors），将问题进一步扩展到进食行为和其它本能行为的行为抉择，会更有价值。
除此外，比较A neuronal mechanism controlling the choice between feeding and sexual behaviors in Drosophila (2021, Current Biology) 和 A nutrient-specific gut hormone arbitrates between courtship and feeding (2022, Nature) 两篇文章可以发现，两篇文章在最初想要解决的其实是同一个问题，即雄果蝇在面对食物和交配机会时会如何抉择。果蝇食物的成分主要可以分为两类，糖sugar和蛋白质protein，在确立表型之后，两篇研究分别向不同的方向发展。CB的文章讲了雄果蝇在面对sugar和雌蝇时的抉择，因为表型本身并不够明确，所以文章中用了大量的行为学实验来确立表型：即饥饿的雄果蝇会先进食，之后再进行求偶行为，且这样的行为抉择和糖的能量，饥饿的时间，以及求偶的内驱力都相关。之后用这样的选择范式，作者筛选到TyrR神经元，并确定了其和P1神经元的关联。整篇文章到此已比较完整，重要的问题也已经回答。同时观另外一篇Nature上的文章，作者在最初确立表型时发现protein食物在其中的作用。果蝇在面对食物和交配对象时会优先进食，但是进食protein后雄蝇会展现出明显增强的求偶行为，并且进一步验证发现这是一种消化后行为。由此作者聚焦于穿梭于脑肠轴的神经肽Dh31。此外，作者也用创新且有力的实验阐明了Dh31的作用方式（血淋巴循环circulation），鉴定出了在脑中响应Dh31，通过释放Crz来促进雄蝇求偶的神经元和在脑中响应Dh31，通过释放AstC来抑制雄蝇进食的神经元。第二篇文章除了实验手段和方法高级以外，最初的表型也为更明确。另外脑肠肽也是目前的研究热点，即内在代谢状态/代谢物质如何对中枢神经系统进行调控。一个课题也许从最初的走向就可以看出它最终的高度，所以如何合理的分配研究资源和精力从而得到最大化的结果，也需要我们做出抉择。
“神经肽的研究—以DH44为例”
通过文献可以看出针对神经肽的研究，最关键需要回答的问题是该神经肽的生理意义，即在自然状态下，神经肽响应于什么样的信号。此外，研究多种神经肽协同作用的工作比研究单个神经肽的作用更受好评。并且由于神经肽特殊的释放方式和其蛋白质本质，也会有其特殊的研究方式。
–by 孙梦实
“果蝇社交行为的研究”
我们生活在一个生物与生物之间紧密相连的世界，对于许多群居物种来说，社交行为是他们赖以生存的存活方式，比如蜜蜂采蜜，蚂蚁筑巢，大雁南飞，这些群体活动都需要密切的社交互动和等级鲜明的有序组织；然而长久以来，果蝇一直被认为是独居个体，不具有群体活动的性质；直到1961年，第一次观察到果蝇有组织的空间定位，这一发现归功于Sexton和Stalker，他们注意到雌性果蝇群用前肢相互接触，以保持高群体密度下的均匀间距，而不是随着群体密度的增大无限期压缩社交距离。然而这一发现以后并没有引起研究者们关于果蝇社交行为的广泛兴趣，在这之后很长一段时间关于果蝇社交分析的文章寥寥无几。直到近50年后，随着经典算法的迭代更新，机器学习的横空出世，高通量自动化分析软件的开发水到渠成，越来越多的实验室关注到了果蝇群体的社交互动现象，果蝇社交网络分析方向的研究百花齐放。
在进入二十一世纪的二十多年间，我们可以将果蝇社交网络分析领域的研究大致分为三个阶段，从刚刚开始兴起研究的二十一世纪初，到高通量自动化分析软件出现的2009年前后，再到二十一世纪二十年代的当下，根据这三个时间段，带着对实验工具实验方法的更新，我们对这一领域的文章进行一些评鉴。
二十一世纪初，研究者们常常将社交环境作为一种饲养条件，或者将isolation作为一种慢性压力，研究这两种环境对果蝇行为和发育方面的影响。以两篇高分文章为例，2006年发表于Science上的《waking experience affects sleep need in Drosophila》，将饲养环境分为单独饲养，和社交丰富的饲养环境，以社交丰富导致果蝇白天睡眠为一个明确的筛选表型，筛到了介导社交调节睡眠的神经通路与多巴胺能通路相关，继而以相同的行为范式筛到了相关的十七个基因，这些基因均参与长期学习记忆的调节。2008年发表于PNAS的文章《social interaction mediated lifespan extension of Drosophila Cu/Zn superoxide dismutase mutants》也是遵循着类似的思路，首先研究者们发现将铜锌歧化酶突变体果蝇与野生型果蝇共同饲养时可以大大延长突变体果蝇的寿命，他们对此现象进行了研究，发现只要与年轻的果蝇一同饲养，就能使突变体果蝇寿命延长；接着他们又从三个角度研究了果蝇的应激能力，以及攀爬速度，发现突变体果蝇变健康了，应激能力也得到了提升。然后通过寿命延长的表型他们筛选到了这与果蝇的视觉相关。但寿命延长的表型仅限于铜锌歧化酶突变体，其他突变体或野生型果蝇与年轻果蝇共同饲养并不能延长其寿命。可能这也与铜锌歧化酶参与调控了氧化应激介导的衰老通路相关，对社交信号较为敏感，铜锌歧化酶广泛参与了许多年龄依赖性神经退行性疾病的发病机制，包括帕金森病、亨廷顿病和阿尔茨海默病以及肌萎缩性侧索硬化症
时间来到2009年，这一年，多个实验室开发了高通量自动化分析软件，在多只果蝇同时运动的视频中对单只进行定位追踪轨迹分析，并定义了多种行为的界定参数，比如后退、横行、打斗、求偶、追逐、静止、急转等等。随着软件的优化，在这之后，单纯分析果蝇社交距离，依次筛出与哪个感觉器官的输入相关，已经无法发高分文章，比如2012年发表于Genes Brain Behavior上的《a simple assay to study social behavior in Drosophila: measurement of social space within a group》，这一阶段学术界偏爱对果蝇的社交行为进行大规模多维度分析的研究，比如同年发表于PNAS上的《social structures depend on innate determinants and chemosensory processing in Drosophila》通过多维度分析，筛选出果蝇社交网络的建立与果蝇种属有关，且和机械感知系统密切相关，但也仅仅筛选到这一个感觉系统，并没有具体到基因型或环路层面研究。而其实，同时间段发表的高分文章，已经可以通过离体钙成像在体钙成像研究神经元的功能性上下游关系，比如2013年发表于Neuron的《a pair of interneurons influences the choice between feeding and locomotion in Drosophila》。2015年发表于Nature的《Mechanosensory interactions drive collective behavior in Drosophila》则是通过果蝇的聚集逃避二氧化碳的行为作为研究范式筛选出果蝇的聚集逃避行为通过触觉NOMPC传递信号，单只果蝇在面对二氧化碳时虽会提升运动速率但不会躲避。文章通过批量筛选和解剖免疫染色第一次在果蝇社交领域的文章中定位到了具体的神经元R55B01-Gal4，并通过在神经元中表达Channelrhodopsin-2，通过蓝光激活的方式激活神经元，在实验技术和环路层面有了比较完善的研究。
2018年以后，果蝇社交方面的文章，既需要有明确的行为学筛选表型，也需要在环路层面有比较完整的研究，在实验技术和实验设计方面也有所要求。比如朱岩老师关于social attraction的研究，通过在半边板子上粘上不能自由移动的果蝇来吸引自由移动的果蝇建立了明确的筛选范式，且筛到了蘑菇体神经元介导果蝇之间的相互吸引，通过五羟色胺往下传递社交信息，并具体到5HT1-B受体发挥作用。2021年发表于Nature的《Chronic social isolation signals starvation and reduces sleep in Drosophila》探讨了长期单只饲养的果蝇睡眠减少且进食增加的行为，通过批量筛选确定了一株NPF子集神经元P2-gal4,同时也在文章中进行了本底水平的钙信号研究，在神经元活性方面进行了实验设计。另外也有一些对果蝇社交网络的其他层面进行分析的研究得到了业界肯定，比如对果蝇聚集性、向心性、社交网络冗余性、有效性等等的分析，这些研究都依赖于算法先进的自动化软件，当然这些研究更注重于对果蝇深交网络本身的分析，对调控社交网络的神经环路层面研究还比较有限，往往局限于筛选感觉系统输入的层面。
总结而言，随着技术和软件的更新，我们对一个领域相关课题的研究的深入程度也在逐步加深；学术界对于好文章的要求也在一步步提高，所以站在巨人的肩膀上，也需要我们看得更远，做得更扎实，让自己的研究对于人类了解这个世界发挥一点点作用。
–by 赵环
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本次journal club的 slides 见附件pdf：