米兰-迄今最大果蝇大脑图谱详细揭示神经元—新闻—科学网

果蝇固然不是最伶俐的生物，但科学家依然可以从其年夜脑中学到良多工具。此刻，研究人员已绘制出一张全新的成年果蝇（黑腹果蝇）年夜脑图谱，这也是迄今为止所有生物中最完全的“全脑接线图”。该图谱展现了跨越5450万个突触和近14万个神经元之间的毗连，并揭露了新的神经细胞类型。

研究人员绘制了具有近14万个神经元的果蝇年夜脑图谱。图片来历：普林斯顿年夜学

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近日，美国普林斯顿年夜学的神经科学家Mala Murthy 和Sebastian Seung 配合带领的FlyWire 同盟在《天然》发布系列文章，对该图谱进行了具体的描写。

Seung和Murthy暗示，他们用时4年多，利用果蝇年夜脑切片的电子显微镜图象，并在人工智能（AI）东西的帮忙下将这些数据拼接在一路，构成了一张完全的年夜脑图谱。

但这些东西其实不完善，需要查抄接线图是不是有误。科学家破费年夜量时候手动校订数据，还约请自愿者前来帮手。据论文合著者、英国剑桥年夜学的神经科学家Gregory Jefferis称，同盟成员和自愿者共进行了300多万次手动编纂。

即使如斯，这项工作还没有全数完成——这张图依然需要注释。在这一进程中，研究人员和自愿者需要将每一个神经元标识表记标帜为特定的细胞类型。Jefferis将这项使命与评估卫星图象进行了比力——AI软件可能会被练习后用在辨认图象中的湖泊或道路，但人类必需查抄成果并本身定名特定的湖泊或道路。总的来讲，研究人员发现了8453种神经元，此中4581个是新发现的，已远远跨越预期。

研究小组对分歧细胞彼此毗连的一些体例感应惊奇。例如，那些被认为只介入一种感受线路的神经元，如视觉通路，偏向在领受来自多种感官的线索，包罗听觉和触觉。“年夜脑之间的彼此联系使人震动。”Murthy说。

在一篇论文中，研究人员利用毗连组建立了全部果蝇年夜脑的计较机模子，包罗神经元之间的所有毗连。他们经由过程激活感知甜味或苦味的神经元进行测试，这些神经元经由过程虚拟苍蝇的年夜脑发出连续串旌旗灯号，终究触发与苍蝇长鼻相连的活动神经元。当甜味回路被激活时，就会发出耽误喙的旌旗灯号，就似乎虫豸预备进食一样；当苦味回路被激活时，这个旌旗灯号则被按捺。为了验证这些发现，研究小组在一只真实的果蝇中激活了不异的神经元。研究人员领会到，在猜测哪些神经元会做出反映和果蝇的行动方面，摹拟的正确率跨越90%。

研究人员还描写了两个旌旗灯号回路，它们向果蝇发出住手行走的旌旗灯号。此中一个回路包括两个神经元，当果蝇想要停下来进食时，它们负责从脑发出住手“行走”旌旗灯号。另外一个回路包罗神经索中的神经元，它们领受和处置来自脑的旌旗灯号。这些细胞在果蝇的腿部关节处发生阻力，使虫豸在自我梳理时可以或许停下来。

FlyWire的研究人员暗示，要想完全领会果蝇的年夜脑，还良多工作要做。例如，最新的毗连组只显示了神经元是若何经由过程化学突触毗连的，但没有供给任何干在神经元之间电毗连的信息，也没有供给神经元若何在突触外进行化学交换的信息。Murthy但愿终究能有一个雄性果蝇的毗连体，使研究人员可以或许研究雄性特定的行动，好比唱歌等。

相干论文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-024-07558-y

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