科学家第一次完成了成年雄性果蝇中枢神经系统的全图。AI把数百万张二维电镜图像整理成三维神经元形状。人类专家再对结果进行校对,最终得到一张包含166691个神经元、约1.25亿个突触连接的线路图。
图注:雄性果蝇脑和腹神经索的三维神经元可视化;颜色用于区分密集交错的神经结构。
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一只果蝇,先被看成了一张线路图。
美国霍华德·休斯医学研究所珍利亚研究园区、剑桥大学相关团队和 Google Research 参与了这项工作。研究论文题为《果蝇雄性中枢神经系统完整连接组中的性二态性》,发表于 Cell。相关机构公布了地图和配套可视化。
这里的“全图”指脑、两侧视叶和腹神经索都被纳入同一份连接组。腹神经索可以粗略理解为昆虫体内连接大脑与身体的神经通路,作用上类似脊椎动物的脊髓。
数据口径:官方介绍通常写作“超过166000个神经元”和“约1.25亿个突触连接”;论文摘要给出的神经元数量是166691个。
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AI负责铺开地图,人类负责把线路校对到能用。
研究团队先用纳米级分辨率的电子显微镜获取连续切片图像。AI再把这些二维图像中的神经组织分割、拼接并重建成三维形状。研究者据此沿着神经纤维追踪连接关系。
机器识别没有替代人工核验。珍利亚团队对连接组进行了人工校对和标注。地图还按照细胞类型、基因表达和神经回路等信息整理。项目公布的资料把这套流程描述为计算、AI和专家检查的长期协作。
图注:原帖配发的雄性果蝇照片用于指认研究对象;它本身不展示神经连接数据。
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地图的价值,落在从感觉追到动作。
完整线路图让研究者可以把视觉、听觉和嗅觉输入一路追踪到运动输出。珍利亚研究园区举例说,研究者可以沿着回路研究果蝇如何朝目标移动。求偶和攻击等行为也可以放进同一条线路分析。
此前公开的果蝇连接组主要来自雌性样本。现在,雄性和雌性中枢神经系统可以被放到同一研究框架里比较。论文摘要显示,研究团队已经在细胞类型和突触层面分析两者差异,并找到了与性别相关的神经元群。
这张地图仍然是一份结构快照。它能告诉研究者哪些细胞相连、信号可能经过哪里。研究者仍需用活体实验确认神经回路何时被激活。下一步研究要把连接结构和行为、神经活动及实验干预对应起来。
来源:Google Research;HHMI Janelia Research Campus;HHMI;Cell 论文公开摘要;X @Polymarket 原帖配图。