2013年，霍華德休斯醫(yī)學研究所Janelia研究校區(qū)的神經(jīng)科學家Davi Bock和他的團隊將一只成年雌性果蠅的大腦浸入一種硬化化學溶液中。到2018年，他們煞費苦心地將凝固的罌粟籽大小的大腦切成7050層，并使用電子顯微鏡拍攝了2100萬張切片照片。

他們公開了這些圖像，這些數(shù)據(jù)引發(fā)了一個新的想法:普林斯頓神經(jīng)科學研究所的果蠅神經(jīng)科學家Mala Murthy和計算神經(jīng)科學家Sebastian Seung想知道他們是否可以使用這些圖像來繪制果蠅大腦的地圖，直到每個神經(jīng)元和突觸。

“這看起來真的很荒謬，”穆爾蒂告訴《科學》雜志的羅德里戈·帕姆雷斯·奧爾特加?！斑@是一個太大的產(chǎn)品。沒有人繪制過這么大比例的地圖?！?/p>

他們利用人工智能根據(jù)圖像數(shù)據(jù)重建了果蠅的腦細胞，但這個模型并不完美，而且還犯了一些錯誤。因此，研究人員創(chuàng)建了FlyWire聯(lián)盟，招募數(shù)百名志愿者，用手校對和注釋被稱為連接體的3D大腦。

在這一具有里程碑意義的合作努力結(jié)束時，研究小組繪制出了迄今為止所有生物中最完整的大腦圖譜。它總共有近14萬個神經(jīng)元，8453個不同類型的神經(jīng)元和超過5450萬個突觸。

該團隊的研究結(jié)果發(fā)表在周三的《自然》雜志上，共發(fā)表了九篇論文。據(jù)《紐約時報》的卡爾·齊默(Carl Zimmer)報道，如果端到端解開，果蠅大腦的神經(jīng)線路將延伸到490多英尺，比四頭藍鯨頭尾相連的長度還要長。

“這是一件大事，”沒有參與該項目的艾倫腦科學研究所的神經(jīng)生物學家克萊·里德告訴《自然新聞》的薩拉·里爾登?！斑@是全世界焦急等待了很長時間的事情?！?/p>飛線公司 繼續(xù)看

此前，研究人員繪制了一種海洋蠕蟲幼蟲(78個神經(jīng)元)、一種海鞘幼蟲(177個神經(jīng)元)和一種成年蛔蟲(302個神經(jīng)元)的部分小得多的大腦。在去年的一項突破中，科學家發(fā)表了果蠅幼蟲的第一個完整的連接體，其中有3000個神經(jīng)元。

然而，成年果蠅的大腦要復雜得多——最重要的是，根據(jù)一份聲明，這種小昆蟲與人類共享60%的DNA，以及75%的導致遺傳疾病的基因。因此，如此詳細地了解果蠅的大腦可能會對人類大腦的聯(lián)系以及導致某些行為的神經(jīng)通路產(chǎn)生影響。果蠅和人類一樣，可以喝醉、唱歌、喝咖啡保持清醒，這表明我們的大腦有相似之處。

“你可能會問為什么我們要關(guān)心果蠅的大腦，”Seung告訴衛(wèi)報的Ian Sample?！拔业暮唵位卮鹗牵绻覀兡軌蛘嬲斫馊魏未竽X的功能，它一定會告訴我們一些關(guān)于所有大腦的事情?！?/p>

據(jù)《自然新聞》報道，在其中一項研究中，科學家們創(chuàng)建了一個蒼蠅大腦的計算機模擬來分析感覺信號的流動。他們通過將模擬大腦暴露在甜味和苦味信號中來測試它。這些刺激觸發(fā)了大腦的運動神經(jīng)元，使真正的蒼蠅能夠移動它的喙，相當于昆蟲的舌頭。

不出所料，甜的觸發(fā)會使模擬發(fā)出延長長鼻的信號，而苦的觸發(fā)不會。進一步的研究表明，計算機模型預測真實蒼蠅大腦反應的準確率超過90%。

連接組以及與之相關(guān)的所有數(shù)據(jù)揭示了健康大腦功能的模式，因此也可能在腦部疾病的治療中發(fā)揮重要作用。在科學家們發(fā)現(xiàn)的8453種神經(jīng)元中，有4581種是新發(fā)現(xiàn)的。根據(jù)一份聲明，大腦地圖還提供了對神經(jīng)遞質(zhì)的洞察，如多巴胺和血清素，由各種類型的神經(jīng)元分泌。

埃默里大學(Emory University)的果蠅專家安妮塔·德維尼(Anita Devineni)沒有參與這項研究，她告訴《紐約時報》，她依靠該團隊公開提供的數(shù)據(jù)來計劃新的實驗:“我們做的每件事都使用這些數(shù)據(jù)?！?/p>

科學家們希望最終繪制出雄性果蠅的大腦圖譜，以補充雌性果蠅的大腦，然后繼續(xù)進行更雄心勃勃的項目，比如為老鼠的大腦創(chuàng)建一個連接體，老鼠的神經(jīng)元數(shù)量大約是果蠅的1000倍。

“我們還沒有完成，但這是一大步，”2013年開始切蒼蠅大腦的神經(jīng)科學家博克告訴《自然新聞》。