世界上第一个适用于整个大脑的“谷歌地图”就在这里，你可以放大内部

是的，它是苍蝇的大脑——但这就是为什么它仍然超级酷的原因。

果蝇大脑中 50 个最大的神经元，五光十色。

图片来源：Tyler Sloan 和 Amy Sterling for FlyWire，普林斯顿大学（Dorkenwald 等人，Nature，2024）

一个国际研究联盟今天公布了第一个完整的果蝇大脑接线图，这在几年前似乎是不可能实现的壮举。该地图本身附有大量论文，展示了这一突破如何已经带来了新的科学发现——而且还有更多的成果。

为什么我们需要脑图？

显示大脑中每个神经元以及它们之间的所有无数连接的图被称为连接组。第一个以这种方式绘制的生物体是线虫秀丽隐杆线虫，1986年一篇开创性论文完整描述了它的神经系统。这项工作塑造了研究的未来C.线虫——我们使用最广泛的模式生物之一——至今仍能感受到它的影响。

但是C.线虫实际上没有大脑。至少，我们不会认识到这一点。它只用一个“神经环”就可以做一些非常酷的事情，甚至展示一些基本的学习，但如果你想开始接近人类大脑的复杂性，你需要看看其他地方。

这就是黑腹果蝇的用武之地。果蝇是神经科学中最有用的模型生物之一。

这项新研究的共同领导者之一、剑桥大学的格雷戈里·杰弗里斯博士在一份声明中解释说：“苍蝇可以做各种复杂的事情，比如行走、飞行、导航，以及雄性向雌性唱歌。”他们之所以能够实现这一切，要归功于大脑中由超过 5000 万个突触连接的 139,255 个神经元。 

“如果我们想了解大脑是如何工作的，我们需要从机制上理解所有神经元如何组合在一起并让你思考，”杰弗里斯继续说道。 “对于大多数大脑来说，我们不知道这些网络是如何运作的。 ”  

这就是为什么许多科学家支持连接组学领域，并认识到将大脑映射到这一水平的价值。

我们是如何到达这里的？

FlyWire联盟的成立是为了利用最新技术并汇集来自世界各地数十个实验室的专业知识，旨在产生果蝇大脑的完整连接组。但他们面临的任务却十分艰巨。 “仅在几年前，获得完整的果蝇连接组似乎还遥不可及，”Anita V. Devineni 在新发表论文的新闻与观点文章中写道。

C.线虫仅包含 302 个神经元。科学家此前还绘制了果蝇幼虫大脑的图谱，其中包含约 3000 个大脑。但对于一只成年果蝇来说，他们必须将其数量增加到接近 140,000 个，即便如此，与人类大脑相比仍然相形见绌，据认为人类大脑的数量约为 800 亿个。

该地图以 2100 万张成年雌性（我们喜欢看到它）果蝇大脑的图像开始。在人工智能 (AI) 的帮助下，图像被对齐并生成单个神经元的 3D 重建。这个“初稿”随后必须经过精心校对，因此该联盟寻求了来自世界各地的数百名研究人员和公民科学家的帮助——据估计，如果一个人全职完成这项工作，将需要花费巨大的时间。 33岁。

Shelli Avenevoli 博士在另一份声明中表示：“到 2021 年，只有 15% 的神经元经过校对。”因此，想想在短短三年内取得的如此大的进展真是令人惊讶。

然后利用其他现有数据对突触进行识别和分类——总共 5000 万个！ ——然后就是“读”地图的任务了。在其中一篇论文中，杰弗里斯与佛蒙特大学的戴维·博克和其他同事一起注释了大脑中可以发现的不同类型的神经元。总共有 8,400 多个，其中 4,500 多个是全新的科学内容。

通过不同研究项目中生成的一些 3D 动画，我们可以一睹大脑不同部分的深处。在这里，您可以深入苍蝇的听觉神经元，雌性利用这些细胞来检测潜在配偶的歌曲。

在这里，您可以放大苍蝇内部罗盘的一部分，称为 EPG 环。

这个 CT1 神经元是仅有的两个神经元之一，每个神经元跨越整个眼睛并包含超过 140,000 个突触。

我们该去哪里？

这是一个令人难以置信的突破，但如果你希望在人脑中看到类似的东西，你可能需要等待一段时间。整个苍蝇大脑的宽度不到1毫米；整个人类的大脑几乎复杂得难以想象。

然而，该团队确实已经有了另一个目标。研究共同负责人之一、普林斯顿大学的 Sebastian Seung 博士评论道：“果蝇大脑是我们重建整个小鼠大脑接线图的里程碑。”

既然 FlyWire 已经展示了可以实现的目标，那么没有理由不能逐步扩大规模以应对更大的挑战。与此同时，连接组已经在促进对人类也可能产生重要影响的研究。 Devineni 写道：“在 FlyWire 网站上点击几下即可取代多年来用于跟踪连接性的解剖实验的工作。”

果蝇与我们 60% 的 DNA 相同，而且我们大脑的工作方式也有很多相似之处。这张新大脑图谱的发布标志着一个真正的里程碑时刻，无疑将塑造未来几十年的神经科学研究。

旗舰论文发表在《自然》杂志上。配套论文也发表在《自然》杂志上，可以通过此登陆页面访问。