《Annual Review of Neuroscience》：The Cellular and Circuit Basis of Temperature Sensation in Drosophila
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温度感觉系统使动物能够检测并响应外界温度变化，因此对生存至关重要，但却长期研究不足。本综述总结目前关于成年黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）中该系统的组织方式：从外周细胞受体与分子检测机制，到处理温度信息的脑环路，始于二级温度感觉投射神
温度感觉系统使动物能够检测并响应外界温度变化，因此对生存至关重要，但却长期研究不足。本综述总结目前关于成年黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）中该系统的组织方式：从外周细胞受体与分子检测机制，到处理温度信息的脑环路，始于二级温度感觉投射神经元（thermosensory projection neurons, TPNs）及其靶区。果蝇中可用的强大工具推动了显著进展，揭示了该系统在外周的组织方式、温度感觉通路在脑内的延伸范围，以及受外界温度直接影响的广泛行为。这些发现也开辟了新途径，用以检验在气候变化条件下，随着果蝇物种演化并定殖多样温热环境，温度感觉系统如何被重塑。关键词包括温度感觉系统（thermosensory system）、温度感知（temperature sensing）、环路与行为（circuits and behavior）、先天行为（innate behavior）、感觉加工（sensory processing）以及果蝇（Drosophila）。
研究背景方面，大多数动物物种在较窄温热范围内繁盛，并具备可避开次优温度及危险热极端的感觉系统。在脊椎动物与无脊椎动物中，温度觉区别于触觉，拥有专用受体通道与初级感觉神经元。然而温度觉作为“灰姑娘感官”长期受关注不足，研究人员对热、冷与伤害性温度的辨别机制，以及不同温度范围如何在脑内与正性（暖/凉）或负性（热/冷）效价联结知之甚少。温度感知是古老基本模态，本应存在分子机制广谱保守，但果蝇与蚊子的温度感知机制并不特别保守，这或因温度感觉系统在不断气候变化下持续承受演化压力而稳定性较低，也说明各物种中该系统的组织原则尚未被理解。果蝇作为小型变温动物，具物种特异温度偏好、伤害热逃逸、睡眠与活动节律的温度调制等行为，且近年果蝇脑连接组（fly brain connectomes）发布，使中枢感觉刺激加工研究大幅增强，因此有必要以果蝇为模型综述其成年个体温度感觉的细胞与环路机制，并为学习记忆、多感觉整合、决策等研究提供资源。该论文发表于《Annual Review of Neuroscience》。
主要关键技术方法方面，研究人员利用果蝇遗传工具进行细胞与环路操控；以基因编码钙指示剂实现温度感觉受体神经元（TRNs）钙成像；采用光活化绿色荧光蛋白（photo-activatable green fluorescent protein, PA-GFP）聚焦标记热/冷肾小球以描绘TPN通路；借助电子显微镜连接组（electron microscopy connectome, EM connectome）重建脑内突触连接；并使用双选择温度偏好 Assay 与电生理记录分析动态响应。样本主要来自成年黑腹果蝇，部分比较涉及沙漠特有物种 Drosophila mojavensis。
研究结果方面，THE DROSOPHILA PERIPHERAL THERMOSENSORY RECEPTOR NEURONS 一节指出，成虫主要温度感觉受体神经元位于触角，刚毛（arista）含三个温度感觉感觉栓（thermosensory sensilla），各由热激活与冷激活TRN成对组成；球状囊（sacculus）含无孔感觉栓（no-pore sensilla）冷激活细胞，并参与湿度的三元组感知；触角神经温度感觉神经节（antennal nerve thermosensory ganglion, ANTG）含前细胞（anterior cell, AC）与前冷细胞（anterior cold cell, ACC）。研究人员通过解剖、钙成像与投影模式分析得出，不同外周TRN在位置、热/冷调谐与功能上分层组织。
AN INTRODUCTION TO THE DROSOPHILA MOLECULAR TEMPERATURE SENSORS 一节中，研究人员发现无害热主分子传感器为 Gr28b.d，阈值约26°C；AC 中 dTRPA1 变体A/D约28°C激活并介导热响应；伤害热通过活性氧（reactive oxygen species, ROS）作为 dTRPA1 配体起作用；冷感知最佳候选为离子型受体（ionotropic receptor, Ir）复合体 Ir93a、Ir25a、Ir21a。结论为果蝇温度分子传感器多属无脊椎动物特异离子通道谱系，且 Gr28b.d 种间序列差异匹配行为热响应与栖息地条件。
THE CODING OF TEMPERATURE AT THE PERIPHERY 一节表明，果蝇TRN多专司热或冷，存在冷/热“温度计”神经元编码绝对温度，但无跨越偏好温区25°C的真温度计。遗传沉默刚毛热细胞或缺失 Gr28b.d 消除30°C回避并减弱35°C回避，不影响40°C伤害热；双突变完全消除30–40°C热回避而冷回避正常。研究人员据此总结外周热与冷信息对部分行为可作相对独立标记线加工。
TEMPERATURE REPRESENTATION IN THE BRAIN: THE SECOND-ORDER THERMOSENSORY PROJECTION NEURONS 一节中，除AC外所有触角TRN在後触角叶（posterior antennal lobe, PAL）连接TPN，热/冷轴突末端分入热、冷突触域；TPN至少22个细胞7类，可按PAL肾小球支配、自身调谐、适应速度（快适应 vs 慢/非适应）、是否接受湿感输入划分，部分TPN放电随温度变化率缩放，充当变化率探测器。
THIRD-ORDER PATHWAYS AND BEYOND 一节显示，TPN高阶靶区以外侧角（lateral horn, LH）为主（约41%输出），蘑菇体（mushroom body, MB）侧附萼（lateral accessory calyx, lACa）获显著但局限输入。冷激活TPN-II为GABA能冷温度计，抑制时钟神经元DN1a以调控日间睡眠；AC作为热温度计靶向侧后神经元（lateral posterior neurons, LPNs）促午后休眠；TPN-III广调谐、对温度变化率反应，经热感觉外侧角输出神经元-I（thermosensory lateral horn output neuron-I, TLHON-I）实现快速变化报警与逃逸；Drosophila mojavensis 的TPN-V在腹侧LH投影改变，表明演化可重编程温度效价环路。
讨论与结论部分总结为，果蝇模型以较低成本在多层级揭示从分子、结构、细胞、环路到系统与行为及演化的温度感觉图景。综述聚焦成虫与无害温度，未详述幼虫、伤害温觉、计算模型与温度生态。EM连接组将推进该领域与交叉研究。在气候变暖背景下，温度对昆虫及人类行为影响的研究更具急迫性。
结论部分翻译如下：如果模式系统研究经费环境保持有利，研究人员可期待许多令人兴奋的新发现以及可能少数意外。这一点尤其重要，因为实际气候（即地球变暖）正在要求研究人员关注温度对自身及昆虫行为的影响。
