一个国际科研团队日前在美国《科学》杂志上发表论文说，他们绘制出了果蝇幼虫脑部的完整连接组，即包含所有神经元及其连接状况的线路图。这是第一份完整的昆虫“脑图谱”，将成为神经科学研究的重要工具，并可能为人工智能发展提供参考。
一个国际科研团队日前在美国《科学》杂志上发表论文说，他们绘制出了果蝇幼虫脑部的完整连接组，即包含所有神经元及其连接状况的线路图。这是第一份完整的昆虫“脑图谱”，将成为神经科学研究的重要工具，并可能为人工智能发展提供参考。
英国剑桥大学、美国约翰斯·霍普金斯大学等机构的研究人员经过12年的努力，绘制了这个包含3016个神经元、548000个突触的高清连接组，是迄今绘制的最复杂、最完整的动物连接组。突触是神经元之间或神经元与其他细胞连接的“接头”，信息通过突触在细胞之间传递。
研究人员使用一只孵化后6小时的黑腹果蝇幼虫，将它的脑切成几千片，分别用电子显微镜在纳米尺度上成像，辨认神经元和突触，拼合到一起成为完整的三维图像。
团队随后根据突触连接特点将神经元分为93类，并分析了神经元和突触在全脑的分布、信息流动方向等特征。研究显示，果蝇幼虫脑部的某些特征与当前最先进的人工智能深度学习架构类似，如跳跃连接、嵌套循环等。
如果将动物的脑比作电脑，绘制出精确到单个神经元的连接组，相当于从集成电路线路图的层面弄清这台电脑的构造，对理解其运行机制至关重要。由于技术限制，此前人们只绘制了秀丽隐杆线虫等三种简单生物的完整连接组，分别包含几百到一千多个神经元。
与脊椎动物相比，果蝇的神经系统规模很小、易于研究，但又有一定的复杂性，使果蝇拥有丰富的行为，包括学习、根据价值进行决策、在不同情况下采取不同行动等，这使果蝇在神经科学研究方面有着重要作用。
哺乳动物的脑比果蝇复杂得多，例如小鼠约有7000万个脑神经元，人类约有860亿个。以目前的技术，短时间内还无法绘制出哺乳动物的全脑连接组。
中国台湾科研人员曾首次发现果蝇体内的一种神经传导物质，通过操控不同的脑神经元，影响果蝇的觅水和觅食行为，解开了“渴”和“饿”信号在脑中互相作用的过程。这一研究成果有助于更好地了解人脑。
来源：新华社、央视频
编辑：申京辉
责编：宋旸
