英媒：科學家繪出最完整果蠅幼蟲腦圖

參考消息網12月6日報導 據英國《新科學家》週刊網站12月2日報導，一隻果蠅幼蟲大腦內部的神經連接已經被全部繪製出來，這是人類迄今為止描繪的最大的全腦“連接組”。它將使研究人員能夠瞭解信號如何在果蠅的大腦中傳輸，大腦不同區域如何相互作用，以及在神經層面特定行為是如何生成的。

未參與這項研究的英國埃克塞特大學神經科學教授加什帕爾·耶凱伊說：“大腦的所有神經元都被重建，並且所有神經連接都得到了分析。”他稱這項工作“非常重要”。

大腦主要由被稱為神經元的細胞構成。相鄰的神經元可以在被稱為突觸的細胞之間的連接處互相發出信號，其中一個神經元釋放一種被稱為神經遞質的化學物質，另一個神經元則接收這種化學物質。大腦的神經元和突觸的完整圖譜被稱為連接組。

生物學家迄今已繪製出一些相對簡單的動物的連接組。第一個是秀麗隱杆線蟲，它的整個身體只有302個神經元，其連接組上世紀80年代就被繪製出來。

距今較近的一次成果是在2020年，耶凱伊及其同事描繪了杜氏闊沙蠶幼蟲連接組的1500多個神經元。

還有一些研究小組正在研究腦部更大的動物的連接組，比如老鼠和人類。然而，由於數據集規模龐大，重建這些連接組是一項挑戰。

此次的新連接組由劍橋大學的瑪爾塔·茲拉蒂奇和她的同事繪製，屬於黑腹果蠅的幼蟲。黑腹果蠅是一種標準的實驗動物，人們對其生命機理已有詳細瞭解。茲拉蒂奇拒絕就這項研究接受採訪。

該研究小組將一個6小時大的黑腹果蠅幼蟲的大腦切割成4841片，並用高解像度電子顯微鏡進行掃瞄。然後，研究人員將這些圖像數字化，並耐心地將它們重新組合成一張三維圖形。在計算機分析的幫助下，他們對這些圖像進行了研究，直到能夠分片追蹤神經元並識別所有突觸。由此生成的圖譜包括3013個神經元和54.4萬個突觸。

美國哈佛大學的凱瑟琳·杜拉克說，這些數據揭示了這些神經元連接的“深層邏輯”。

不過，紐約愛因斯坦醫學院的斯科特·埃蒙斯說，僅僅繪製出突觸並不能提供全貌。埃蒙斯2019年繪製出了雌雄兩性的秀麗隱杆線蟲的連接組。神經元還可以通過荷爾蒙等緩慢釋放的化學物質以及細胞之間的其他連接（即縫隙連接）相互對話。

他說，所有這些都必須考慮在內，但新繪製的連接組中只包括突觸。

茲拉蒂奇的團隊總共識別了90種神經元，每種神經元都有獨特的形狀、連接模式和研究人員設想的功能，他們還描繪了整個大腦中這種連接的程度。

杜拉克說，進入果蠅大腦的大多數感覺信息都會非常迅速地傳播，只需在腦細胞間跳躍3次就能到達幫助控制身體其他部分的輸出神經元。此外，62%的神經元從幼蟲的每一個感官接收信息。