科学家绘制了完整的果蝇大脑图谱是什么(科学家绘制了完整的果蝇大脑图谱英文)

导语：科学家绘制了完整的果蝇大脑图谱

已经获得了果蝇幼虫神经元之间连接的详细图谱——这是当今存在的所有神经系统中最大、最准确的结构。

对大脑或整个神经系统连接结构的完整描述称为连接组。它在很大程度上决定了人体的感知能力和复杂行为。最近，科学家们设法了解了果蝇幼虫的连接组，包括大脑和神经链，总共涵盖了 3016 个神经细胞和大约 54.8 万个突触——它们之间的连接。研究结果发表在《科学》杂志上。

到目前为止，这样的工作只针对非常原始的生物体，其神经系统包括不超过几百个神经元，例如线虫C. elegans（302 个神经元和 7600 个突触）和海鞘（177 个神经元和 6618 个神经元）突触）。成年果蝇连接体的绘制仍在继续，几年前，科学家们描述了其中的一部分。然而，这篇新论文提供了第一个完整绘制昆虫神经系统的例子，尽管它仍然是一个“不发达”的幼虫。

Michael Winding 和他在剑桥大学的同事们在电子显微镜下煞费苦心地检查了 6 小时大的果蝇幼虫的大脑切片。整个结构仅占 170 x 160 x 70 微米的体积。使用约翰霍普金斯大学专门开发的软件将显微镜数据汇集在一起​。计算机系统自动识别不同类型的神经元和突触，使其能够识别与不同功能相关的神经模式。

对获得的“脑图”的第一次分析已经带来了一些意想不到的发现。首先，科学家们注意到从一个半球跳到另一个半球的大量之字形神经通路。其次，发现神经元之间的所有连接中只有大约三分之二是连接信号细胞轴突和接收细胞树突的经典突触。三分之一是由“非规范”相互作用造成的：轴突与轴突、树突与树突、树突与轴突。此类变体以前为人所知，但没有人想到它们会如此普遍。

正如预期的那样，果蝇连接组不仅展示了分层结构，包括几个“级别”的神经元，而且还展示了分割。特别是，与特定模态（嗅觉、视觉等）数据处理相关的细胞被组合成单独的组。在某些领域，尤其是那些与学习相关的领域，平行和反馈连接极大地增强了神经细胞之间的联系。这样的结构让人想起当今科学家们正在积极开发和应用的残差人工神经网络。

值得注意的是，确定线虫的连接组用了 14 年，果蝇用了 12 年。同时，老鼠的大脑比昆虫的大脑大数百万倍，人类的大脑甚至大几个数量级，也更复杂。科学家们何时能够确定这种大规模神经系统的连接组以及这项工作需要多长时间尚不得而知。

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