一个国际研究联盟今天公布了第一个完整的果蝇大脑接线图，这在几年前似乎是不可能实现的壮举。该地图本身附有大量论文，展示了这一突破如何已经带来了新的科学发现，而且还有更多的成果。
为什么我们需要脑图？
显示每个神经元的地图它们之间的所有无数连接称为连接体。第一个以这种方式绘制的生物是蠕虫秀丽隐杆线虫，在其神经系统被完整描述后开创性论文早在 1986 年。这项工作塑造了研究的未来线虫– 我们最广泛使用的模式生物之一 – 及其影响至今仍能感受到。
但线虫实际上没有大脑。至少，我们不会认识到这一点。它设法做一些只有一个“神经环”，甚至展示了一些基础学习，但是如果你想开始了解人脑的复杂性，你就需要看看其他地方。
那就是那里黑腹果蝇果蝇是神经科学中最有用的模型生物之一。
这项新研究的联合领导者之一、剑桥大学的格雷戈里·杰弗里斯博士在一份报告中解释道：“苍蝇可以做各种复杂的事情，比如行走、飞行、导航，以及雄性向雌性唱歌。”陈述。他们之所以能够实现这一切，要归功于大脑中由超过 5000 万个突触连接的 139,255 个神经元。
“如果我们想了解大脑是如何工作的，我们需要从机制上理解所有神经元如何组合在一起并让你思考，”杰弗里斯继续说道。 “对于大多数大脑来说，我们不知道这些网络是如何运作的。”
这就是为什么许多科学家支持连接组学领域，并认识到连接组学的价值脑子到这个水平了。
我们是怎么到这里的？
这飞线联盟推出的目的是利用最新技术并汇集世界各地数十个实验室的专业知识，旨在产生果蝇大脑的完整连接组。但他们面临的任务却十分艰巨。 “仅仅几年前，获得完整的果蝇连接组似乎遥不可及，”Anita V. Devineni 在新发表的论文附带的新闻与观点文章中写道。
线虫仅包含 302 个神经元。此前，科学家们还绘制了果蝇幼虫大脑的图谱，其中包含约 3000 个神经元。但对于成年果蝇来说，他们必须将其数量增加到接近 140,000 只——即便如此，与，据认为包含 800 亿左右。
该地图以 2100 万张成年女性的图像开始（）果蝇大脑。在人工智能的帮助下（），图像被对齐并生成单个神经元的 3D 重建。这个“初稿”随后必须经过精心校对，因此该联盟寻求了来自世界各地的数百名研究人员和公民科学家的帮助——据估计，对于一个人来说，全职完成这项工作将需要花费巨大的时间。 33岁。
“到 2021 年，只有 15% 的神经元经过校对，”Shelli Avenevoli 博士在另一篇文章中说道。陈述，所以想想在短短三年内取得了如此大的进步真是令人惊讶。
然后利用其他现有数据对突触进行识别和分类——总共 5000 万个！ ——然后就是“读”地图的任务了。在其中一篇论文中，杰弗里斯与佛蒙特大学的戴维·博克和其他同事一起注释了大脑中可以发现的不同类型的神经元。总共有 8,400 多个，其中 4,500 多个是全新的科学内容。
通过不同研究项目中生成的一些 3D 动画，我们可以一睹大脑不同部分的深处。在这里，您可以深入苍蝇的听觉神经元，雌性利用这些细胞来检测潜在配偶的歌曲。
在这里，您可以放大苍蝇内部罗盘的一部分，称为 EPG 环。
这个 CT1 神经元是仅有的两个神经元之一，每个神经元跨越整个眼睛并包含超过 140,000 个突触。
我们该去哪里？
这是一个令人难以置信的突破，但如果你希望在人脑中看到类似的东西，你可能需要等待一段时间。整个苍蝇大脑的宽度不到1毫米；一个几乎难以想象的复杂。
然而，该团队确实已经有了另一个目标。研究共同负责人之一、普林斯顿大学的 Sebastian Seung 博士评论道：“果蝇大脑是我们重建整个小鼠大脑接线图的里程碑。”
既然 FlyWire 已经展示了可以实现的目标，那么没有理由不能逐步扩大规模以应对更大的挑战。与此同时，连接组已经在促进对人类也可能产生重要影响的研究。 “在 FlyWire 网站上点击几下鼠标即可取代多年来用于跟踪连接性的解剖实验的工作，”Devineni 写道。
果蝇与我们有 60% 的 DNA 相同，而且我们大脑的工作方式也有很多相似之处。这张新大脑图谱的发布标志着一个真正的里程碑时刻，无疑将塑造未来几十年的神经科学研究。
