科学家绘制果蝇大脑图谱,为人类和动物研究带来突破

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华盛顿:科学家们在周四宣布了一项神经生物学研究的里程碑:绘制了成年果蝇整个大脑的地图,这一壮举可能为认识包括人类在内的整个动物王国的大脑提供洞见。研究详细描绘了超过139,000个神经元——大脑神经细胞——之间的超过5000万的连接,该昆虫的学名为黑腹果蝇,通常用于神经生物学研究。此研究旨在解开大脑的连接方式以及健康大脑功能背后的信号。它也可能为绘制其他物种的大脑地图铺平道路。

普林斯顿大学神经科学和计算机科学教授Sebastian Seung是研究的联合负责人之一,他在《自然》杂志上的一系列研究中表示:“你可能会问,为什么我们应该关心果蝇的大脑。我的简单回答是,如果我们能真正理解任何一个大脑的功能,它必然会告诉我们关于所有大脑的东西。”尽管有些人可能对打苍蝇比对研究更感兴趣,一些研究人员在观察不到0.04英寸(1毫米)宽的果蝇大脑时找到了美学的满足感。“它很美,”

剑桥大学神经科学家和研究联合领导人Gregory Jefferis说。研究人员设计出的地图提供了一个布线图,称为连接组,用于成年果蝇的大脑。之前的类似研究是对更简单的生物进行的,比如蠕虫秀丽隐杆线虫和果蝇的幼虫阶段。成年果蝇因其更复杂的行为而成为研究大脑连接的对象。普林斯顿大学神经科学家Mala Murthy,也是研究的联合负责人之一,表示:

“我们要解决的一个主要问题是大脑中的连接、神经元及其连接如何引发动物行为。”“果蝇是神经科学的重要模型系统。它们的大脑解决了许多我们也面对的问题……它们能够执行复杂的行为,如行走和飞行、学习和记忆行为、导航、觅食,甚至社交互动,这是我在普林斯顿的实验室研究的一种行为,”Murthy补充道。其中一项研究分析了步行背后的大脑电路,发现了果蝇是如何停止的。

另一项研究分析了果蝇的味觉网络和清洁行为背后的电路,例如它用腿清除触角上的灰尘。还有一项研究关注了视觉系统,包括果蝇的眼睛如何处理运动和颜色信息。另一个研究分析了大脑中的连接性,发现了一大组可能加速信息流动的“枢纽神经元”。研究人员绘制了一张地图,跟踪果蝇大脑内半球和行为电路的组织结构。

他们还识别出了大脑中的全细胞类别,精确定位不同类型的神经元和这些神经细胞之间的化学连接——突触,并研究了神经元分泌的化学物质类型。这项工作由一个名为FlyWire Consortium的大型国际科学家合作完成。



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