同种生物倾向于聚集成为一个紧密群体,从而更获得高效的社会互动,分享资源及抵御外敌。聚集成群增强对外界环境变化的敏感度,促进群体决策形成,这是从微生物到人类都普遍存在的生存策略。已有大量的研究关注于鸟群、鱼群、蝗虫等动物的群体大规模运动,并且提示个体间的相互作用促进了群体的动态特征形成,但目前为止,受限于实验条件、设备及动物本身的可操作性,个体间的相互作用是如何促进了群体结构的形成和控制成员间社交距离的分子和神经机制仍然不甚清楚。黑腹果蝇(Drosophilamelanogaster)作为经典的模式动物,已有大量文献报道了其天然的社会性行为,如求偶和攻击行为,相关的神经环路及分子机制日益清晰。但是果蝇不是社会性群居动物,关于其多个体参与的群体行为鲜有研究。本文里,我建立了果蝇自组织聚集行为的研究系统,期望借助丰富的基因和神经环路操作工具,在精确可控的实验条件及生理状态下来研究集体行为的调控机制。我发现野生型果蝇不需要外界诱导就自发聚集形成稳定的社会群体(自组织聚集),这时个体间会维持约1.5-2个身长的距离。进一步通过高分辨行为追踪、计算机模拟、基因突变品系分析、手术介导功能失调、神经元失活和光遗传激活等一系列手段深入研究,我发现这种群体行为高度依赖于多种感觉输入的协同作用,其中嗅觉对此行为的影响具有二态性,只特异的调控雌性果蝇的聚集及社交距离。对多个体的动态过程的分析表明,个体间的不对称相互作用促进了群体的稳定,发生在群体边缘的相遇反应导致更多个体加入群体(即群体的增长),其中个体间附肢的频繁触碰昭显了机械感知系统的重要作用。有意思的是,果蝇翅膀的长度与稳定后的群体成员间的社交距离相关,而不参与调控群体形成的动态特征。此外,通过神经元活性操作筛选,我发现ppk特异标记的机械感知神经元在调控自组织行为中起到重要作用。利用光遗传技术强制激活ppk神经元,果蝇表现出过度聚集,社交距离显著减小,反之,失活ppk神经元,果蝇的自组织聚集行为受到抑制。综上,本研究揭示由所有个体参与的群体运动发展成一个高度规则的社会结构的复杂动态过程和相关机制,表明果蝇作为一个系统模型将为研究群体行为相关的神经机制提供重要的贡献。