花费12年完整的幼年果蝇大脑地图首次公布解开人类意识的第一步_全球关注

来源：cnBeta 　2023-03-10 16:26:24

随着世界上第一份完整的、高分辨率的幼年果蝇大脑地图的公布，科学家们离理解意识又近了一步。这是有史以来构建的最复杂的动物大脑连接组，为人工智能和神经科学发展的一个革命性的新领域铺平了道路。

【资料图】

这个新的线路图是剑桥大学和约翰霍普金斯大学的科学家们的工作成果，它是迄今为止第四个完整的连接组。此前，更简单的秀丽隐杆线虫、幼年海鞘Ciona intestinalis和海洋蠕虫Platynereis dumerilii的大脑之前已经被绘制出来，但是这些大脑最多有几百个神经元和几千个突触（连接）。

幼年果蝇（Drosophilia melanogaster）的高分辨率连接组成像显示了3016个神经元和它们之间的548000个连接。对于渴望全面绘制一种与人类共享大量基本生物学知识的昆虫的大脑的科学家来说，这已经是一个漫长的过程了。

"已经过去50年了，这是第一个大脑连接组。"约翰霍普金斯大学生物医学工程师约书亚-T-沃格尔斯坦说："这是一面旗帜，我们可以做到这一点。所有过程都在为这而努力。"

这项具有里程碑意义的工作花了12年时间才完成，其中涉及的复杂过程令人震惊。首先，该团队使用电子显微镜将六小时大的雌性果蝇幼虫的大脑直观地切成了盐粒大小，不仅是几个部分，而是成千上万个部分。

虽然电子显微镜捕捉到了每个切片的图像，但仅成像一项，3016个神经元中的每一个仍然需要一天时间。

剑桥大学和约翰霍普金斯大学的科学家们跨领域的联合研究，包括神经科学、微生物学和计算机科学，看到了高清晰度的完全实现的大脑地图。成像显示了每一个神经元和连接，并对思维处理和行为提供了迷人的见解，例如最繁忙的电路如何通往和离开大脑的学习中心。

果蝇具有复杂的学习和决策行为，它们是神经科学研究中研究最多的动物之一。更重要的是，该地图揭示了让人联想到机器学习架构的电路特征，这甚至可能为新的人工智能提供参考。

Vogelstein说："我们对果蝇代码的了解将对人类的代码产生影响。这就是我们想要了解的--如何编写一个导致人类大脑网络的程序。"

绘制老鼠大脑的研究正在进行中，并可能在未来十年内实现。但这是一项艰巨的任务，其规模估计又要比幼年果蝇大一百万倍。

目前的计算工具可以追踪数以百万计的神经通路，但不能像人脑那样拥有数万亿的神经通路。我们不太可能在很长一段时间内看到一个完整的人类连接组--这可能会映射出我们复杂意识的关键。

这项研究发表在《科学》杂志上。

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