华盛顿:周四,科学家们宣布了神经生物学研究的一个里程碑,绘制了一只成年果蝇的整个大脑,这一壮举可能会让我们深入了解包括人类在内的动物王国的大脑。
这项研究详细描述了这种昆虫的139,000多个神经元(脑神经细胞)之间的5000多万个连接。这种昆虫的学名是果蝇,经常用于神经生物学研究。这项研究试图破译大脑是如何连接的,以及健康大脑功能背后的信号。这也为绘制其他物种的大脑图谱铺平了道路。
“你可能会问,为什么我们要关心果蝇的大脑。我的简单答案是,如果我们能够真正理解任何大脑的功能,它必然会告诉我们一些关于所有大脑的事情,”普林斯顿大学神经科学和计算机科学教授塞巴斯蒂安·胜(Sebastian Seung)说,他是该研究的共同负责人之一,该研究发表在《自然》杂志上的一系列研究中。
虽然有些人可能对拍打苍蝇更感兴趣,而不是研究它们,但一些研究人员发现,凝视不到0.04英寸(1毫米)宽的果蝇大脑会产生审美满足感。
“这太美了,”剑桥大学的神经学家和研究负责人格雷戈里·杰弗里斯说。
研究人员设计的地图提供了成年果蝇大脑的接线图,称为连接组。类似的研究以前是在更简单的生物体上进行的,比如秀丽隐杆线虫和果蝇的幼虫阶段。成年果蝇表现出更复杂的行为,可以通过其大脑线路进行研究。
“我们正在解决的一个主要问题是,大脑中的线路、神经元和连接是如何引起动物行为的,”普林斯顿大学的神经科学家马拉·穆尔蒂(Mala Murthy)说,她是该研究的另一位联合负责人。
“苍蝇是神经科学的一个重要模型系统。它们的大脑解决了许多和我们一样的问题……它们能够进行复杂的行为,比如行走和飞行,学习和记忆行为,导航,进食,甚至社会互动,这是我们在普林斯顿实验室研究的行为,”穆尔蒂补充道。
其中一项研究分析了行走背后的大脑回路,发现了苍蝇是如何停下来的。另一项研究分析了果蝇的味觉网络和梳理回路背后的行为,比如它用腿清除触角上的污垢。另一项研究着眼于视觉系统,包括苍蝇的眼睛如何处理运动和颜色信息。还有一项研究分析了大脑的连通性,发现大量的“中枢神经元”可能会加速信息流。
研究人员制作了一张地图,追踪了果蝇大脑半球的组织和行为回路。他们还确定了它大脑中所有的细胞类别,精确地指出了不同种类的神经元和这些神经细胞之间的化学连接——突触,并观察了神经元分泌的化学物质的类型。
这项工作是由一个名为FlyWire Consortium的大型国际科学家合作进行的。