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科技日報記者 張夢然
美國約翰斯?霍普金斯大學和英國劍橋大學領導的國際團隊完成了迄今為止最先進的昆蟲大腦圖譜，首次描繪了果蠅幼蟲大腦中的每一個神經(jīng)連接，這是神經(jīng)科學領域的一項里程碑式成就，使科學家更接近對思維機制的真正理解，支持未來的大腦研究并激發(fā)新的機器學習架構。研究成果9日發(fā)表在《科學》雜志上。
昆蟲大腦中的完整神經(jīng)元集，使用突觸分辨率電子顯微鏡重建。圖源：約翰斯?霍普金斯大學/劍橋大學
自1970年代，人類開始了以蛔蟲為首個實驗對象的大腦圖譜繪制歷程，最終產(chǎn)生了部分圖譜并獲得了諾貝爾獎。從那時起，部分連接體已被映射到許多系統(tǒng)中，包括果蠅、小鼠甚至人類。但這些重建通常只代表整個大腦的一小部分，綜合連接體僅針對體內(nèi)有幾百到幾千個神經(jīng)元的幾種小物種生成，如蛔蟲、幼蟲海鞘和幼蟲海洋環(huán)節(jié)動物蠕蟲。
研究團隊此次生成的黑腹果蠅幼蟲的連接組，是迄今為止完成的最完整、最廣泛的昆蟲全腦圖譜。它包括3016個神經(jīng)元以及它們之間的548000個連接。
描述連接性的圖譜，其中神經(jīng)元表示為點，具有更相似連接性的神經(jīng)元被繪制得更靠近。線條描繪了神經(jīng)元之間的連接。該圖的邊界顯示了示例神經(jīng)元形態(tài)。圖源：約翰斯?霍普金斯大學/劍橋大學
研究團隊特意選擇了果蠅幼蟲，因為對于昆蟲而言，該物種與人類共享許多基本生物學特性，同時，它還具有豐富的學習和決策行為，使其成為神經(jīng)科學中最有用的模型生物之一。出于實用目的，研究人員還可在合理的時間范圍內(nèi)對其相對緊湊的大腦進行成像并重建其回路。
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