研究人员首次成功绘制出最为复杂的昆虫大脑神经连接“地图”

研究人员了解大脑的结构并绘制出一些细节图，但他们仍然不知道它们是如何处理数据的——为此，需要一张详细的大脑“电路图”。

现在，科学家们为迄今为止最先进的生物绘制了这样一张地图：果蝇幼虫。据《神经科学新闻》报道，它被称为连接组，描绘了昆虫的 3016 个神经元和 548,000 个突触。该地图将帮助研究人员更好地了解昆虫和动物的大脑如何控制行为、学习、身体功能等。这项工作甚至可能启发改进人工智能网络。

“到目前为止，除了线虫蛔虫、低等脊索动物的蝌蚪和海洋环节动物的幼虫，我们还没有看到任何大脑的结构，它们都有数百个神经元，”教授说来自 MRC 分子生物学实验室的 Marta Zlatic。“这意味着神经科学主要在没有电路图的情况下运作。在不知道大脑结构的情况下，我们只能猜测计算的实现方式。但现在，我们可以开始对大脑的工作原理有一个机械的了解。”

为了构建地图，该团队用电子显微镜扫描了幼虫大脑的数千个切片，然后将它们整合到一个详细的地图中，注释了所有的神经连接。从那里，他们使用计算工具来识别昆虫大脑中可能的信息流路径和“电路图案”的类型。他们甚至注意到一些结构特征与最先进的深度学习架构非常相似。

科学家绘制了果蝇大脑的详细图谱，它比果蝇幼虫复杂得多。然而，这些地图不包括拥有真正的大脑电路图所需的所有详细连接。

下一步，该团队将研究用于学习和决策等行为功能的结构，并检查昆虫进行特定活动时的连接组活动。虽然果蝇幼虫是一种简单的昆虫，但研究人员希望在其他动物身上看到类似的模式。Zlatic 说：“就像在整个动物王国中基因被保存一样，我认为实现这些基本行为的基本电路图案也将被保存下来。”