由哈佛医学院和普林斯顿大学的团队领导的国际研究小组，通过发布成年果蝇中枢神经系统中神经元之间的每个连接的完整图谱，达到了神经科学的重要里程碑。这一成就为科学家们提供了一种新的方式来检查大脑和身体如何共同工作以产生复杂的动作，包括走路和飞行。它还为更广泛的研究奠定了基础，探讨支配神经系统的核心规则。研究的共同资深作者、哈佛医学院布拉瓦赫尼克研究所基础神经生物学教授瑞秋·威尔逊（Rachel Wilson）表示：“我们第一次可以将所有神经元及其连接视为一个完整的单元，并可以问‘我们从中学到了什么？’” 全果蝇脑和身体的连接图 新的神经连接图，称为连接组，扩展了之前发布的果蝇脑连接组，并添加了果蝇的脊髓相当物，称为神经索。哈佛医学院神经生物学副教授、波士顿儿童医院神经学教授的共同资深作者李伟忠（Wei-Chung Allen Lee）表示：“拥有尽可能完整的中枢神经系统连接组是非常重要的，这样我们才能将大脑和身体联系起来，并开始从整体上思考行为。”当团队研究连接组时，他们发现许多果蝇行为似乎是由相关身体部位的局部神经回路指导，而不是由大脑中的一个中央指挥区域。完整的连接组现已在网上免费提供，为全球的研究人员提供了一种强大的新资源，以进行神经科学研究。该研究于6月8日发表在《自然》杂志上，部分得到了美国联邦基金的支持，包括BRAIN倡议 (通过推动创新神经技术的脑研究)、国家卫生研究院和国家科学基金会。 为什么果蝇在神经科学中很重要 神经科学的一个主要未解之谜是大脑和身体中的神经元如何连接和协调以产生行为。果蝇（Drosophila melanogaster）是探索这个问题的一个宝贵模型。果蝇易于在实验室中繁殖和饲养。尽管它们的神经系统仅包含约16万个神经元，但它们仍能执行复杂的行为，例如导航、社会互动、学习和对感官信号作出反应。它们还有李教授所描述的极其复杂的遗传工具包，这使得科学家可以接触、控制和记录单个神经元或神经元群体的活动。2024年，由普林斯顿大学的玛拉·穆尔西（Mala Murthy）和塞巴斯蒂安·胜（Sebastian Seung）领导的果蝇网络联盟（FlyWire Consortium）发布了果蝇大脑的完整连接组。同时，李教授和他的同事们正在构建果蝇神经索的连接组，该神经索控制着腿、翅膀和其他附肢，同时还处理感官信息。共同第一作者、威尔逊实验室神经生物学研究员海伦·杨（Helen Yang）指出：“大脑和神经索的连接组各自都是有用的，但在能够桥接这两者之前，很难理解信息在大脑和身体之间是如何移动的。”共同第一作者亚历山大·贝茨（Alexander Bates）也表示，尽管大脑中包含大多数神经元，但神经索中包含的神经元却是“最有用”的，因为它们与感觉、运动以及那些通常更容易解释的功能有关。 连接大脑和神经索 穆尔西教授表示，FlyWire团队渴望转向在李实验室成像的脑和神经索（BANC）数据集。她说：“新的连接组代表了这一领域的重大进展，使我们能够理解大脑中的电路如何接收来自身体的反馈和控制身体的动作。”共同作者亚里·马茨利亚赫（Arie Matsliah）补充道：“第一次，我们可以沿着整个神经系统跟踪从感觉到动作的信息流。” 科学家是如何构建连接组的 为了创建连接组，研究人员将一只果蝇切成成千上万的极薄的连续切片。然后，他们使用电子显微镜捕捉了数百万张显示神经元及其连接的图像。人工智能工具帮助对齐这些图像并将它们组装成一个统一的3D地图。完成的连接组展示了每个神经元如何在单个突触水平上与大脑和神经索中的其他神经元连接。这张地图并没有涵盖果蝇的整个身体，但研究人员使用可识别的神经元和先前的科学文献将中枢神经系统的神经元与许多附肢和感官器官中的神经元连接起来，有效地“体现”了连接组。李教授表示，科学家们