由普林斯顿大学牵头的一个科学家团队首次为成年果蝇（黑腹果蝇）绘制了一幅逐神经元和逐突触的全脑路线图，这标志着大脑研究领域取得了重大里程碑。
研究介绍
此前，研究人员已经绘制了秀丽隐杆线虫（拥有302个神经元）和幼虫果蝇（拥有3000个神经元）的大脑图谱，但成年果蝇的复杂性要高出几个数量级，其大脑拥有近14万个神经元，以及大约5000万个连接它们的突触。
果蝇与人类的DNA有60%的相似性，人类遗传疾病中有四分之三在果蝇身上有类似表现。因此，了解果蝇的大脑是了解更大、更复杂物种（如人类）大脑的重要一步。
“这是一项重大成就，”普林斯顿神经科学研究所所长马拉·默西说，她与塞巴斯蒂安·铉共同领导了该研究团队。“没有其他如此复杂的成年动物的全脑连接组。”
该图谱由FlyWire联盟开发，该联盟设在普林斯顿大学，由全球76个实验室的287名研究人员以及志愿者游戏玩家组成的团队共同构建，由本篇论文的主要作者斯文·多肯沃尔德领导。
“从很多方面来说，我们所构建的就像是一个图谱，”多肯沃尔德说道。多肯沃尔德是2023年普林斯顿大学的博士毕业生，目前就职于华盛顿大学和艾伦脑科学研究所。“就像你不想在没有谷歌地图的情况下开车去一个新地方一样，你也不想在没有图谱的情况下探索大脑。我们所做的就是构建了一个大脑图谱，并为所有的‘商家’、‘建筑’和‘街道名称’添加了注释。有了这个图谱，研究人员现在就能够更有条理地探索大脑，以试图理解它。”
就像一张地图能够描绘出每一条小巷和每一条高速公路一样，果蝇的连接组也展示了果蝇大脑在各个尺度上的连接。
该图谱是由戴维·波克领导的一组科学家从一只雌性果蝇大脑中拍摄的2100万张图像中构建出来的。研究人员与普林斯顿大学的塞巴斯蒂安·铉合作，利用他们和研究软件工程师构建的AI模型，将这些图像中的团块和斑点转化成了带有标签的三维图谱。研究人员从一开始就没有将数据保密，而是将正在制作中的神经图谱向科学界开放。
研究意义
“人工智能计算的发展使得绘制全脑图谱成为可能。手动重建整个神经连接图是不可能的。这展示了人工智能如何推动神经科学的发展，”塞巴斯蒂安·铉教授说，他是该研究的共同领导者之一，也是普林斯顿大学的埃文宁神经科学教授和计算机科学教授。
“现在我们有了这个大脑图谱，我们就可以确定哪些神经元与哪些行为相关，”多肯沃尔德说。
这一进展可能为脑病治疗提供个性化方案。“在许多层面，大脑的功能比任何人类制造的计算机都要强大，然而在很大程度上，我们仍然不了解其潜在逻辑，”美国国立卫生研究院大脑计划负责人约翰·恩盖说。
“如果我们不了解神经元如何相互连接，我们就无法从根本上理解健康的大脑是如何正常工作的，也无法理解疾病状态下大脑发生了哪些异常。”
新闻来源： Nature
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