透光蛋白质可以在这种透明的丹尼鱼中看到，科学家们借此追踪其大脑和身体的过程。位于华盛顿特区附近的霍华德·休斯医学研究所贾内利亚研究校园的研究人员希望通过研究丹尼鱼揭示有关大脑与行为之间联系的新信息。贾内利亚是世界顶尖的脑科学中心之一，正在对一种微小的透明鱼进行大胆的赌博。该中心宣布了一项使用人工智能和一种名为丹尼鱼的非凡鱼类来理解大脑如何控制复杂行为，比如社会互动的努力。贾内利亚的创始执行董事兼生物学负责人杰瑞·鲁宾说：“这是一个大而冒险的赌注，但这就是让它变得有趣的原因。”贾内利亚计划将鱼类的空间增加到6000平方英尺，这将为成千上万个新鱼缸腾出空间。领导者预计，参与研究丹尼鱼的科学家人数可能会从大约10人增加到100人或更多。他们说，这样的投入是值得的，因为通过观察整个鱼类大脑实时运作，贾内利亚的研究人员希望了解大脑如何驱动其他物种（包括人类）的行为。贾内利亚的执行主任尼尔森·斯普鲁斯顿说：“我们所有的生物都是从鱼类演化而来的，我们的大脑与鱼类的大脑在许多特征上具有相似性。” 在理解大脑的比赛中，丹尼鱼相较于其他常见的实验室动物，比如啮齿动物，具有一些关键优势。在大多数物种中，大脑被颅骨和皮肤所隐藏，观察起来很困难。相反，丹尼鱼缺少顶部的颅骨，并且皮肤透明。然而，丹尼鱼并没有像斑马鱼那样被充分理解，斑马鱼较大且只有在幼虫阶段是透明的。部分原因是，神经科学家所青睐的丹尼鱼大脑直到2021年才被正式确定为一个独立物种。近年来，它在更多的实验室中出现。“拥有一种拥有透明头部和透明身体的动物，对于神经科学研究非常有用，”加州大学圣迭戈分校的丹尼鱼研究科学家马特·洛维特-巴伦说。从果蝇到鱼贾内利亚以其对果蝇的研究而闻名，尤其是2024年映射出昆虫大脑中5450万个连接的项目。现在，是贾内利亚迎接一个大胆新挑战的时候，霍华德·休斯医学研究所的院长艾琳·奥谢说——这可能有助于解决生物学中的基本谜题。这被称为大脑与行为问题，它探讨的是像神经元发放这样的物理过程如何引发记忆、经验和决策等现象。贾内利亚的科学家认为，该问题不能仅通过研究动物大脑的某些部分来解决。“如果你真的想了解大脑如何作为一个整体运作，你就需要同时看到所有神经元的活跃情况，”鲁宾说。他表示，透明鱼使这变得更容易，但这也意味着研究人员将处理三倍于果蝇的神经元数量。“这将产生大量数据，以至于我们需要像人工智能这样的工具来进行分析，”鲁宾说。一种新型科学贾内利亚计划的一部分是创建工具，使得世界各地的科学家更容易研究丹尼鱼。这意味着该中心将不得不绘制出鱼类大脑中每个连接的地图，类似于该中心为果蝇所做的工作。这也意味着科学家需要开发与人工智能合作的方式，以便更快速地做出发现。目前，例如，科学家们通常会使丹尼鱼静止不动以研究它们的大脑。斯普鲁斯顿说，贾内利亚的科学家希望改变这一点。“最终目标是在自由游动的动物中进行这些实验，”他说。“这将需要我们解决一些严峻的工程挑战。”已经在研究丹尼鱼的科学家们会欢迎这些进展。例如，洛维特-巴伦表示，新工具将有助于他研究鱼类如何利用视觉信息来在成群时同步活动。“我们将我们的动物放入有效的虚拟现实环境中——就像与虚拟社交伙伴的小视频游戏，”他说。然后，科学家们观察鱼类的大脑如何管理动物忙碌的社交生活。洛维特-巴伦说，更好的工具和技术来监测这些大脑将使工作进展得更快。即便如此，回答大脑与行为的问题仍然是长期目标，奥谢说。“如果在10年内我们能够理解鱼类中一种复杂行为，比如成群游动，我会感到非常兴奋，”她说。她还表示，贾内利亚的科学家们在其他方面已经取得了进展。