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北美大陆上生活着一种非常著名的蝴蝶——帝王蝶（Monarch Butterflies 学名大桦斑蝶），它长着一对长达几十公分的翅膀，翅膀颜色以金色为主，呈王冠状，因此被人们称作“帝王蝶”。
帝王蝶越冬迁徙需要飞行三千二百多公里到达越冬地。帝王蝶越冬迁徙的导航依靠的是经生物时钟讯号校正过的太阳方位，它们一路西南行，早上沿着太阳右边向前飞，下午靠着太阳左边飞。
帝王蝶的GPS
事实上科学家对此早有所知，他们不仅知道帝王蝶依靠太阳导航，而且导航中必须有生物时钟参与，而且他们还知道时钟讯号生成在帝王蝶的两根触须上，因为观察表明缺失触须的帝王蝶只会转圈乱飞。研究人员把蝴蝶分成两组，一组把黑漆塗在触须上，另一组塗透明漆，结果前一组转圈乱飞，后一组飞行定向功能完全正常。由此可知，蝴蝶的触须中有感知太阳光的能量和光谱的感应器，并由此产生对应着昼夜的生物时钟讯号。
华盛顿大学研究小组的主要工作是确定了帝王蝶导航系统的输入讯号的来源，找到了导航系统对这些输入讯号的处理方式，并以此构建了有六个神经元组成的模型。这个模型能够在白天根据太阳的光强和方位产生穏定地指向西南的导航输出讯号。
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导航系统中用了两组输入讯号，它们分别是：
1）帝王蝶右复眼和前复眼的两个光度感应讯号。这两个讯号分别作为神经元NS1和NS2的放电频率讯号（见图9右B2）。
2）帝王蝶触须中的 per, tim, 和cry2三个生物电讯号。其中cry2作为神经元NCLK1_C的放电频率讯号，而 per/tim 作为神经元NCLK2的放电频率讯号，NCLK1为一个常数减去NCLK1_C，NCLK2_C是NCLK2的反相位函数（见图9左A3）。
Il
=D1+D2 D1=NCLK1-NS1
Ir=-D1-D2=-Il
D2=NCKL2-NS2
由上面简单公式处理后产生的讯号I就是该导航模型的控制输出讯号，更多细节请读注1原文。由该模型所作出导航轨迹与帝王蝶迁徙观察数据吻合。从该模型分析可得出，正午时导航方向正确稳定，清早和傍晚导航误差较大，这些结果与帝王蝶迁徙行为一致。简单地改变上述六个神经元的组合，模型也可以用于模擬帝王蝶春天后开始的向北迁徙行为。模型的建立清楚地解释了帝王蝶依靠“太阳GPS”万里迁徒的导航机制，模型也为蝴蝶和其它昆虫的导航研究提供了基础平台。
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