據(jù)英國《新科學(xué)家》網(wǎng)站近日報道，英國研究人員繪制出了果蠅幼蟲大腦內(nèi)3013個神經(jīng)元和544000個突觸的完整圖譜，是迄今最大的全腦連接體，為描述小鼠和人類等更復(fù)雜動物的大腦奠定了基礎(chǔ)。這一圖譜也有助于研究人員了解信號在果蠅大腦內(nèi)如何傳播、大腦內(nèi)不同區(qū)域如何相互作用等。相關(guān)研究刊發(fā)于生物預(yù)印本網(wǎng)站。

大腦主要由神經(jīng)元細(xì)胞組成，相鄰的神經(jīng)元可以借助突觸彼此“通信”，大腦內(nèi)神經(jīng)元和突觸的完整圖譜被稱為連接體。生物學(xué)家此前繪制了少數(shù)相對簡單動物的連接體圖譜，比如只有302個神經(jīng)元的秀麗隱桿線蟲的連接體，以及擁有1500多個神經(jīng)元的名為杜氏闊沙蠶的海洋蠕蟲幼蟲的連接體。其他小組正在研究大腦更大動物（如小鼠和人類）的連接體，但由于數(shù)據(jù)集龐大，重建這些連接體是一項挑戰(zhàn)。

在最新研究中，劍橋大學(xué)研究團(tuán)隊繪制出了果蠅幼蟲的連接體。團(tuán)隊取了一只年齡僅6小時的黑腹果蠅幼蟲的大腦，將其切成4841片，并使用高分辨率電子顯微鏡對其進(jìn)行掃描，然后將圖像數(shù)字化并組合成三維圖譜，他們在計算機的幫助下研究了這些圖譜，追蹤到所有神經(jīng)元并識別出所有突觸，最終繪制出的圖譜包括3013個神經(jīng)元和544000個突觸。美國哈佛大學(xué)的凱瑟琳·杜拉克表示，這些數(shù)據(jù)揭示了神經(jīng)元連接的“深層邏輯”。

該領(lǐng)域下一個重大里程碑是繪制出哺乳動物的大腦譜圖，首先是老鼠，最后是人類。一些研究人員認(rèn)為，未來十年內(nèi)或許能繪制出老鼠的大腦圖譜，但繪制出人腦圖譜需要的數(shù)據(jù)集比老鼠大1000倍。

美國貝勒醫(yī)學(xué)院的亞歷山大·庫寧說：“是什么導(dǎo)致了神經(jīng)退行性疾病？是什么使我們思考？要想回答這些復(fù)雜的問題，我們需要同時看到整個大腦。”

腦連接圖譜研究是認(rèn)知腦功能進(jìn)而探討意識本質(zhì)的科學(xué)前沿，若繪制出大腦地圖，對認(rèn)知大腦、攻克疾病和發(fā)展智能技術(shù)都有重要意義。當(dāng)然，人類大腦是如此復(fù)雜，完整圖譜的繪制還需從易到難徐徐圖之。果蠅是一種重要的模式動物，這次，一只出生僅6小時的果蠅幼蟲為人類科學(xué)進(jìn)步作出了貢獻(xiàn)。科研人員將其大腦切片并掃描，繪制出了一張較為詳盡的大腦圖譜。根據(jù)這一圖譜的指引，科研人員可以著手解答一些關(guān)于大腦的復(fù)雜問題了。