科学家首次公布了成年果蝇大脑的完整地图,捕捉到了令人惊叹的细节

2025-06-07 03:10来源:本站

  

  

  2013年,霍华德休斯医学研究所Janelia研究校区的神经科学家Davi Bock和他的团队将一只成年雌性果蝇的大脑浸入一种硬化化学溶液中。到2018年,他们煞费苦心地将凝固的罂粟籽大小的大脑切成7050层,并使用电子显微镜拍摄了2100万张切片照片。

  他们公开了这些图像,这些数据引发了一个新的想法:普林斯顿神经科学研究所的果蝇神经科学家Mala Murthy和计算神经科学家Sebastian Seung想知道他们是否可以使用这些图像来绘制果蝇大脑的地图,直到每个神经元和突触。

  “这看起来真的很荒谬,”穆尔蒂告诉《科学》杂志的罗德里戈·帕姆雷斯·奥尔特加。“这是一个太大的产品。没有人绘制过这么大比例的地图。”

  他们利用人工智能根据图像数据重建了果蝇的脑细胞,但这个模型并不完美,而且还犯了一些错误。因此,研究人员创建了FlyWire联盟,招募数百名志愿者,用手校对和注释被称为连接体的3D大脑。

  在这一具有里程碑意义的合作努力结束时,研究小组绘制出了迄今为止所有生物中最完整的大脑图谱。它总共有近14万个神经元,8453个不同类型的神经元和超过5450万个突触。

  该团队的研究结果发表在周三的《自然》杂志上,共发表了九篇论文。据《纽约时报》的卡尔·齐默(Carl Zimmer)报道,如果端到端解开,果蝇大脑的神经线路将延伸到490多英尺,比四头蓝鲸头尾相连的长度还要长。

  “这是一件大事,”没有参与该项目的艾伦脑科学研究所的神经生物学家克莱·里德告诉《自然新闻》的萨拉·里尔登。“这是全世界焦急等待了很长时间的事情。”

  飞线公司

  继续看

  此前,研究人员绘制了一种海洋蠕虫幼虫(78个神经元)、一种海鞘幼虫(177个神经元)和一种成年蛔虫(302个神经元)的部分小得多的大脑。在去年的一项突破中,科学家发表了果蝇幼虫的第一个完整的连接体,其中有3000个神经元。

  然而,成年果蝇的大脑要复杂得多——最重要的是,根据一份声明,这种小昆虫与人类共享60%的DNA,以及75%的导致遗传疾病的基因。因此,如此详细地了解果蝇的大脑可能会对人类大脑的联系以及导致某些行为的神经通路产生影响。果蝇和人类一样,可以喝醉、唱歌、喝咖啡保持清醒,这表明我们的大脑有相似之处。

  “你可能会问为什么我们要关心果蝇的大脑,”Seung告诉卫报的Ian Sample。“我的简单回答是,如果我们能够真正理解任何大脑的功能,它一定会告诉我们一些关于所有大脑的事情。”

  据《自然新闻》报道,在其中一项研究中,科学家们创建了一个苍蝇大脑的计算机模拟来分析感觉信号的流动。他们通过将模拟大脑暴露在甜味和苦味信号中来测试它。这些刺激触发了大脑的运动神经元,使真正的苍蝇能够移动它的喙,相当于昆虫的舌头。

  不出所料,甜的触发会使模拟发出延长长鼻的信号,而苦的触发不会。进一步的研究表明,计算机模型预测真实苍蝇大脑反应的准确率超过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,因此也可能在脑部疾病的治疗中发挥重要作用。在科学家们发现的8453种神经元中,有4581种是新发现的。根据一份声明,大脑地图还提供了对神经递质的洞察,如多巴胺和血清素,由各种类型的神经元分泌。

  埃默里大学(Emory University)的果蝇专家安妮塔·德维尼(Anita Devineni)没有参与这项研究,她告诉《纽约时报》,她依靠该团队公开提供的数据来计划新的实验:“我们做的每件事都使用这些数据。”

  科学家们希望最终绘制出雄性果蝇的大脑图谱,以补充雌性果蝇的大脑,然后继续进行更雄心勃勃的项目,比如为老鼠的大脑创建一个连接体,老鼠的神经元数量大约是果蝇的1000倍。

  “我们还没有完成,但这是一大步,”2013年开始切苍蝇大脑的神经科学家博克告诉《自然新闻》。

豪豪资讯声明:未经许可,不得转载。