這張成年果蠅大腦中每個(gè)神經(jīng)元的圖譜可能值得獲得諾貝爾獎(jiǎng)

這是科學(xué)家們?nèi)〉玫囊豁?xiàng)成就夢(mèng)想大約半個(gè)多世紀(jì)。最后，一個(gè)龐大的國際研究團(tuán)隊(duì)詳細(xì)地繪制了成年動(dòng)物大腦中每個(gè)有眼睛和腿的神經(jīng)元。

現(xiàn)在任何人都可以自由細(xì)讀的漂亮頭顱不比罌粟種子大，但它包含 139,255 個(gè)神經(jīng)元和 5000 萬個(gè)連接。

它屬于一只成年雌性果蠅 （果蠅).

與包含 800 億個(gè)神經(jīng)元和 100 萬億個(gè)連接的人腦相比，這似乎是一個(gè)小勝利，但與神經(jīng)科學(xué)家在 1960 年代開始的地方相比，這是一個(gè)巨大的飛躍。

如果歷史可以作為參考，那么這項(xiàng)研究可能會(huì)爭奪未來的諾貝爾獎(jiǎng)。

“這是一項(xiàng)重大成就，”說來自普林斯頓大學(xué)的神經(jīng)科學(xué)家 Mala Murthy 幫助領(lǐng)導(dǎo)了該團(tuán)隊(duì)。

“對(duì)于如此復(fù)雜的成年動(dòng)物，沒有其他完整的大腦連接組?！?/p>

唯一接近的另一張地圖是成年蒼蠅 'hemibrain 的 3D 圖“，但它只包括大約 20,000 個(gè)神經(jīng)元。

埃默里大學(xué)生物學(xué)家 Anita Devineni 沒有參與目前的研究，預(yù)測(cè)這張新地圖將“轉(zhuǎn)變果蠅神經(jīng)科學(xué)“，在自然界.

科學(xué)家們首先開始映射大約半個(gè)世紀(jì)前，動(dòng)物大腦的布線，這些最初的嘗試集中在一個(gè)非常簡單的生物上：無眼無腿的蠕蟲，Caenorhabditis （圓柱形脊髓灰質(zhì)炎）秀麗隱桿線蟲.

2002 年，這個(gè)僅包含 302 個(gè)神經(jīng)元的部分大腦圖譜背后的科學(xué)家們分享了諾貝爾獎(jiǎng).

今天，同樣的壯舉，即曾經(jīng)花了 12 年多要完成，只需不到一個(gè)月.

2023 年，研究人員完成一個(gè)更大的腦圖，包括果蠅幼蟲中的所有 3,016 個(gè)神經(jīng)元。

然而，這只動(dòng)物又一次無法行走或看見。

成年果蠅是下一個(gè)重要步驟。它的大腦網(wǎng)絡(luò)是視覺和行走復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)，與人類相似，現(xiàn)在可以比以往任何時(shí)候都更詳細(xì)地探索它們。

“蒼蠅可以做各種復(fù)雜的事情，比如走路、飛行、導(dǎo)航，雄性會(huì)唱歌給雌性聽?！?a>解釋來自劍橋大學(xué)的分子生物學(xué)家 Gregory Jefferis 幫助領(lǐng)導(dǎo)了這項(xiàng)研究。

“大腦布線圖是了解我們感興趣的一切的第一步——我們?nèi)绾慰刂谱约旱膭?dòng)作、接電話或識(shí)別朋友?！?/p>

將這張圖放在一起的團(tuán)隊(duì)包括來自 122 個(gè)機(jī)構(gòu)的研究人員，普林斯頓大學(xué)、劍橋大學(xué)和佛蒙特大學(xué)做出了重大貢獻(xiàn)。

該地圖需要 7000 多張雌性果蠅大腦切片和 2100 萬張圖像，這些數(shù)據(jù)可以填滿 100 臺(tái)普通筆記本電腦的數(shù)據(jù)。

一人工智能計(jì)劃對(duì)于梳理數(shù)據(jù)至關(guān)重要。

結(jié)果現(xiàn)在匯編成不少于 9 篇相關(guān)論文，作者組重疊。

一張紙對(duì)整個(gè)地圖進(jìn)行了注釋。為了糾正計(jì)算機(jī)錯(cuò)誤，建立了一個(gè)眾包項(xiàng)目，全球的研究人員和志愿者可以校對(duì)賦予神經(jīng)元的名稱和功能。一個(gè)人需要 33 年的全職工作才能完成所有 300 萬次左右的手動(dòng)編輯。

在圖中所有 8,453 種已知和命名的細(xì)胞類型中，覆蓋了所有神經(jīng)元的 96%，其中 4,500 多種是科學(xué)界的新類型。

“就像你不想在沒有谷歌地圖的情況下開車去一個(gè)新地方一樣，你也不想在沒有地圖的情況下探索大腦?！?a>解釋神經(jīng)科學(xué)家 Sven Dorkenwald，普林斯頓大學(xué) 2023 年畢業(yè)生。

“我們所做的是構(gòu)建一個(gè)大腦圖譜，并為所有企業(yè)、建筑物、街道名稱添加注釋。有了這個(gè)，研究人員現(xiàn)在有能力在我們?cè)噲D理解大腦時(shí)仔細(xì)導(dǎo)航大腦。

合一隨附論文，例如，科學(xué)家們使用帶注釋的地圖來觸發(fā)果蠅計(jì)算機(jī)大腦中的神經(jīng)元，使其伸展喙以獲取糖分，就像真正的果蠅在激活這些神經(jīng)元時(shí)發(fā)生的那樣。

今天6 個(gè)不同的諾貝爾獎(jiǎng)已提供給研究常見果蠅的研究人員。第 7 個(gè)可能正在路上。

主要發(fā)現(xiàn)發(fā)表在自然界.

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