一個國際研究聯盟今天公佈了第一個完整的果蠅大腦接線圖，這在幾年前似乎是不可能的壯舉。地圖本身附有大量論文，展示了這項突破如何已經帶來了新的科學發現，而且還有更多的成果。
為什麼我們需要腦圖？
顯示每個神經元的地圖它們之間的所有無數連結稱為連接體。第一個以這種方式繪製的生物是蠕蟲秀麗隱桿線蟲，在其神經系統被完整描述後開創性論文早在 1986 年。線蟲– 我們最廣泛使用的模式生物之一 – 及其影響至今仍能感受到。
但線蟲實際上沒有大腦。至少，我們不會認識到這一點。它設法做一些只有一個“神經環”，甚至展示了一些基礎學習，但是如果你想開始了解人腦的複雜性，你就需要看看其他地方。
那就是那裡黑腹果蠅果蠅是神經科學中最有用的模型生物之一。
這項新研究的共同領導者之一、劍橋大學的格雷戈里·傑弗里斯博士在一份報告中解釋：「蒼蠅可以做各種複雜的事情，例如行走、飛行、導航，以及雄性向雌性唱歌。陳述。他們之所以能夠實現這一切，要歸功於大腦中由超過 5,000 萬個突觸連接的 139,255 個神經元。
「如果我們想了解大腦是如何運作的，我們需要從機制上理解所有神經元如何組合在一起並讓你思考，」傑弗里斯繼續說道。 “對於大多數大腦來說，我們不知道這些網路是如何運作的。”
這就是為什麼許多科學家支持連結組學領域，並認識到連結組學的價值腦子到這個水平了。
我們是怎麼到這裡的？
這飛線聯盟推出的目的是利用最新技術並匯集世界各地數十個實驗室的專業知識，旨在產生果蠅大腦的完整連接組。但他們面臨的任務卻十分艱鉅。 「僅僅幾年前，獲得完整的果蠅連接組似乎遙不可及，」Anita V. Devineni 在新發表的論文附帶的新聞與觀點文章中寫道。
線蟲僅包含 302 個神經元。科學家先前也繪製了果蠅幼蟲大腦的圖譜，其中包含約 3000 個大腦。但對於成年果蠅來說，他們必須將其數量增加到接近 140,000 隻——即便如此，與，據信包含 800 億左右。
這張地圖以 2,100 萬張成年女性的圖像開始（）果蠅大腦。在人工智慧的幫助下（），影像被對齊並產生單一神經元的 3D 重建。這個「初稿」隨後必須經過精心校對，因此該聯盟尋求了來自世界各地的數百名研究人員和公民科學家的幫助——據估計，對於一個人來說，全職完成這項工作將需要花費巨大的時間。
「到 2021 年，只有 15% 的神經元經過校對，」Shelli Avenevoli 博士在另一篇文章中說道。陳述，所以想想在短短三年內取得瞭如此大的進步真是令人驚訝。
然後利用其他現有數據對突觸進行識別和分類——總共 5000 萬個！ ——然後就是「讀」地圖的任務了。在其中一篇論文中，傑弗里斯與佛蒙特大學的戴維·博克和其他同事一起註釋了大腦中可以發現的不同類型的神經元。總共有 8,400 多個，其中 4,500 多個是全新的科學內容。
透過不同研究項目中產生的一些 3D 動畫，我們可以一窺大腦不同部分的深處。在這裡，您可以深入蒼蠅的聽覺神經元，雌性利用這些細胞來檢測潛在配偶的歌曲。
在這裡，您可以放大蒼蠅內部羅盤的一部分，稱為 EPG 環。
這個 CT1 神經元是僅有的兩個神經元之一，每個神經元跨越整個眼睛並包含超過 140,000 個突觸。
我們該去哪裡？
這是一個令人難以置信的突破，但如果你希望在人腦中看到類似的東西，你可能需要等待一段時間。整個蒼蠅大腦的寬度不到1毫米；一個幾乎難以想像的複雜。
然而，該團隊確實已經有了另一個目標。研究共同負責人之一、普林斯頓大學的 Sebastian Seung 博士評論道：“果蠅大腦是我們重建整個小鼠大腦接線圖的里程碑。”
既然 FlyWire 已經展示了可以實現的目標，那麼沒有理由不能逐步擴大規模以應對更大的挑戰。同時，連結組已經在促進對人類也可能產生重要影響的研究。 「在 FlyWire 網站上點擊幾下滑鼠即可取代多年來用於追蹤連接性的解剖實驗的工作，」Devineni 寫道。
果蠅與我們 60% 的 DNA 相同，而且我們大腦的運作方式也有很多相似之處。這張新大腦圖譜的發布標誌著一個真正的里程碑時刻，無疑地將塑造未來幾十年的神經科學研究。
