科学家们揭开了有史以来第一张成年果蝇大脑的完整地图，并以惊人的细节捕捉

2013 年，神经科学家戴维·博克以及他在霍华德休斯医学研究所 （Howard Hughes Medical Institute） 珍妮莉亚研究园区 （Janelia Research Campus） 的团队，将一只成年雌性果蝇大脑浸入硬化的化学溶液中。到 2018 年，他们已经煞费苦心地将凝固的罂粟籽大小的大脑切成 7,050 层，并使用 2100 万张切片照片电子显微镜.

他们公开了这些图像，这些数据激发了一个新想法：Fly 神经科学家马拉·穆尔蒂和计算神经科学家Sebastian Seung普林斯顿神经科学研究所 （Princeton Neuroscience Institute） 的研究人员想知道，他们是否可以使用这些图像来绘制果蝇大脑的图谱——细化到每一个个体神经元和突触.

“这看起来真的很荒谬，”Murthy 说科学的罗德里戈·佩雷斯·奥尔特加。“这是一个太大的产品。没有人制作过这种比例的地图。

他们使用人工智能根据图像数据重建了果蝇的脑细胞，但模型并不完美，而且犯了一些错误。因此，研究人员创建了飞线联盟招募了数百名志愿者，手工校对和注释称为连接组的 3D 大脑。

在这项巨大的合作努力结束时，该团队制作了迄今为止任何生物体的最完整的大脑图谱。它总共有近 140,000 个神经元，8,453 个不同的神经元类型的神经元和超过 5450 万个突触。

该团队的发现发表在该杂志上的九篇系列论文中自然界周三。端到端解开后，果蝇大脑的神经线路将延伸到 490 多英尺，比 4 英尺长蓝鲸从头到尾对齐，按照纽约时报' 卡尔·齐默。

“这是一件大事，”克莱·里德艾伦脑科学研究所 （Allen Institute for Brain Science） 的神经生物学家没有参与该项目，他告诉自然新闻' 萨拉·里尔登。“这是全世界一直在焦急等待的东西，已经等待了很长时间。”

此前，研究人员已经绘制了一种幼虫海洋蠕虫 （78 个神经元）、幼虫海鞘 （177 个神经元） 和成蛔虫 （302 个神经元).去年，科学家们发表了幼虫果蝇的第一个完整连接组，具有 3,000 个神经元。

然而，成年果蝇的大脑要复杂得多——最重要的是，这些小昆虫共享 60% 的人类 DNA，以及 75% 的导致遗传疾病的基因。陈述.因此，如此详细地了解果蝇的大脑可能会对人脑中的连接以及导致某些行为的神经通路产生影响。果蝇像人类一样，可以喝醉、唱歌和喝咖啡保持清醒，这表明我们的大脑存在相似之处。

“你可能会问，为什么我们应该关心果蝇的大脑，”Seung 告诉监护人的 Ian Sample。“我的简单回答是，如果我们能够真正了解任何大脑是如何运作的，它必然会告诉我们一些关于所有大脑的信息。”

在其中一项研究中，科学家们创建了苍蝇大脑的计算机模拟，以分析感觉信号的流动。自然新闻。他们通过让建模的大脑接触甜味和苦味的信号来测试它。这些刺激触发大脑激活运动神经元，在真正的苍蝇中，运动神经元会移动它的长鼻，相当于昆虫的舌头。

也许不出所料，甜蜜的触发因素导致模拟发送了延长长鼻的信号，而苦涩的触发则没有。进一步的研究表明，计算机模型在预测真实苍蝇的大脑会如何反应方面的准确率超过 90%。

连接组以及与之相关的所有数据揭示了健康大脑功能的模式，因此也可能对脑部疾病的治疗产生影响。在科学家们确定的 8,453 种神经元中，有 4,581 种是新发现的.脑图还提供了对各种类型神经元分泌的神经递质（例如多巴胺和血清素）的见解，根据陈述.

安妮塔·德维内尼埃默里大学（Emory University）的果蝇专家没有参与这项研究，他告诉纽约时报她依靠团队的公开数据来规划新的实验：“我们所做的一切都用这些数据。

科学家们希望最终绘制雄性果蝇的大脑图谱，以补充这个雌性大脑，然后继续进行更雄心勃勃的项目，例如为小鼠大脑创建一个连接组，该大脑的神经元数量大约是果蝇的 1,000 倍。

“我们还没有完成，但这是一大步，”2013 年开始切割苍蝇大脑的神经科学家博克说自然新闻.